ENGINEERINGNET.BE - Het ontstaan van vier topquarks tegelijk bij een proton-protonbotsing is mogelijk volgens het Standaardmodel van de deeltjesfysica, maar extreem zeldzaam. Ongeveer eens in de 70.000 topquark-waarnemingen gebeurt dit, deels met hulp van kunstmatige intelligentie.
Zulke gebeurtenissen zijn erg moeilijk te herkennen in de sproeiers, ofwel jets, van botsingsproducten in de detectoren. De zware topquarks vervallen naar allerlei mogelijke nieuwe lichtere deeltjes, die echter ook weer uit andere deeltjesprocessen kunnen voortkomen.
In de huidige metingen is alleen gezocht naar relatief veelvoorkomende producten. Daardoor is maar ongeveer 12% van alle mogelijke vervallen met vier topquarks bekeken. Niettemin begint ATLAS het zeldzame proces in beeld te krijgen.
Daarbij lijkt er zelfs sprake te zijn van een overproductie met een factor van ruim twee van gebeurtenissen met vier topquarks vergeleken met de verwachtingen uit het Standaardmodel. Dat kan wijzen op nog onbekende deeltjesprocessen die ook op top-kwartetten uitlopen.
Dat is vooral interessant omdat de top-kwartetten de zwaarste deeltjestoestand is die ooit met protonbotsingen is gemaakt. Het topquark is een van de bouwstenen van het Standaardmodel van de deeltjesfysica. Het quark is superzwaar, met een massa die ongeveer een goudatoom evenaart, en dus ook extreem instabiel.
Topquarks zijn de zwaarst bekende quarks en ze ontlenen die massiviteit aan hun koppeling met het higgsdeeltje. Een viertal topquarks is het zwaarste object dat interactie heeft met higgsdeeltjes dat fysici kennen. Dat biedt mogelijk nieuwe tests voor het Standaardmodel op eventuele onbekende deeltjes of processen.
Om de overproductie van superzeldzame vierdubbele topquark kwartetten echt te bewijzen is veel meer meetwerk nodig. Plan is om extra data te verzamelen als de LHC-versneller weer in bedrijf komt na de huidige reparatiepauze sinds 2019. De herstart is gepland voor 2021.
