Топ-кварк — самая тяжелая известная элементарная частица — имеет настолько короткое время жизни, что до сих пор считалось, что у нее нет возможности образовать связанное состояние с антикварком: пара распадается раньше, чем успевает сформировать связанную систему. Это свойство делает топ-кварк уникальным инструментом для изучения поведения элементарных частиц.
Однако квантовая механика не запрещает топ-кваркам создавать связанные состояния, если возникнут подходящие условия. Такую возможность предоставил ученым Большой адронный коллайдер ЦЕРН. Он произвел сотни миллионов пар топ-кварк-антикварк. Настолько обширная база данных позволила начать поиски чрезвычайно редкого явления, говорится в пресс-релизе.
Исследователи проанализировали события с одним лептоном. Обычно они с трудом поддаются реконструкции обычными методами, поэтому ученые использовали ИИ для реконструкции не массы пары, а относительной скорости топ-кварка и антикварка. Если они образуют связанное состояние, их относительная скорость должна быть значительно меньше, чем при независимом рождении.
Ранее избыток событий в пороговой области — где относительные скорости двух топ-кварков очень малы — наблюдался в каналах, где оба кварка распадаются на лептоны (электроны или мюоны). Эти данные были совместимы с предсказаниями для топония, но не давали независимого подтверждения. Новая работа впервые подтверждает существование топония в лептон-адронном канале.
Топоний тяжелее самого тяжелого из известных атомных ядер — оганесона, что делает его самым массивным из когда-либо наблюдавшихся (квази-)связанных состояний. По словам Регины Деминой, руководителя группы из Рочестерского университета, открытие углубляет понимание сильного ядерного взаимодействия и его способности связывать фундаментальные составляющие вещества.
Кварк-глюонная плазма наполняла Вселенную долю секунды после Большого взрыва. Прежде физики полагали, что столкновение больших ионов с небольшими не может привести к появлению этого вещества. Прошлогодний анализ данных, собранных в ходе эксперимента PHENIX, доказал обратное.
