与标准模型预测一致！对撞机发现：顶夸克对中，电荷不对称的证据！

来源：天文物理

阿特拉斯实验（ATLAS）研究的最有趣粒子之一是顶夸克。作为已知最重的基本粒子，顶夸克在粒子物理学标准模型中发挥着独特的作用，也许在超越标准模型的物理中也是如此。在欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的运行过程中，质子束在质心能量为13tev情况下发生高亮度的碰撞。这使得阿特拉斯能够探测和测量涉及顶夸克反顶夸克对的空前数量事件，为阿特拉斯的物理学家，提供了一个独特机会来深入了解顶夸克性质。

由于参与产生粒子之间存在“偷偷摸摸”的干涉，在ATLAS探测器中，顶夸克和反顶夸克质子束方向产生的量并不相等。相反，顶夸克优先在LHC碰撞中心产生，而反顶夸克优先在较大角度产生。这就是所谓的“电荷不对称”。电荷不对称类似于费米实验室Tevatron对撞机测量到的一种现象，被称为“前后”不对称。

在Tevatron，对撞光束分别由质子和反质子组成，这导致顶夸克和反顶夸克以非中心的角度产生，但方向相反。观察到前后不对称，与改进的标准模型预测相一致。LHC中电荷不对称的影响预计非常小(< 1%)，因为质子中产生的胶子(强作用力载体)散射形成的顶夸克对，主要生产模式不显示电荷不对称。

残余不对称只能由包含夸克更复杂的散射过程产生。然而，干扰已知生产模式的新物理过程可能导致更大(甚至更小)值。因此，对电荷不对称精确测量是对标准模型的严格检验。在顶夸克的研究中，它是最微妙、最困难但又最重要的性质之一。在比利时根特举行的欧洲物理学会高能物理会议(EPS-HEP)上

一项新ATLAS结果展示了完整运行的2个数据集，用于测量一个通道中的顶反顶产物，其中一个顶夸克衰变为一个带电轻子、一个中微子和一个强子“喷射”(强子的喷射)；其他衰变为三个强子喷流。分析完全包括强子射流合并在一起的事件(所谓的“增强拓扑”)。ATLAS发现了顶夸克对事件中电荷不对称的证据，其显著性为四个标准差。

测量到的电荷不对称性为0.0060±0.0015 (stat+syst.)，与最新标准模型预测一致的测量结果很有把握地表明，观测到的电荷不对称性为非零。这是第一个使用完整运行2数据集的ATLAS top物理测量。经过几十年的测量，新地图集结果标志着一个非常重要的里程碑。