Batavia, Ill.-cientistas do CDF e DZero Colaborations do Department of Energy’s Fermi National Accelerator Laboratory observaram colisões de partículas que produzem um top quarks raro. A descoberta dessa partícula confirma parâmetros importantes da física de partículas, incluindo o número total de quarks, e tem a sua importância no andamento da pesquisa da partícula de Higgs no Fermilab’s Tevatron, atualmente o mais poderoso acelerador de partículas em operação do mundo.

Anteriormente, top quarks só havia sido observado quando produzidos pela força nuclear forte. Essa interação leva à produção de pares de top quarks. A produção desses top quarks raros, que envolve a força nuclear fraca e é mais difícil de identificar experimentalmente, já foi observada, quase 14 anos atrás (em 1995).

Procurar esse top quarks raro faz a tarefa de encontrar uma agulha no palheiro parecer simples. Apenas uma em cada 20 mil milhões de colisão entre prótons-antiprótons produz esse quark singular. Ainda pior, o sinal destas ocorrências raras é facilmente imitado por outros processos de fundo que ocorrem a taxas muito mais elevadas.

“Observação da produção do top quark raro é um marco importante para o programa Tevatron”, disse o Dr. Dennis Kovar, Diretor Associado do Instituto da Ciência Física de Altas Energias dos E.U. Departamento de Energia. “Além disso, a análise altamente sensível e bem sucedida é um passo importante na busca pelo Higgs.”

Descobrir a produção do top quarks raro apresenta um desafio similar ao de descobrir o Bóson de Higgs, na pesquisa a necessidade de extrair um sinal extremamente pequeno de um grande plano de fundo.  Análise técnicas avançadas e pioneiras usadas para descoberta desse singular Quakr  agora estão em uso para a pesquisa do bóson de Higgs. Além disso, o sinal do quark singular e ao Higgs têm origens em comum, e o singular top é em si um único fundo para a partícula Higgs.

Para fazerem a descoberta desse top quarks raro, físicos do CDF e DZero Colaborations passaram anos pesquisando independentemente através dos resultados de colisões de prótons-antiprótons  registradas por seus experimentos, respectivamente. Cada equipe identificou vários milhares de colisões que mostraram a forma como  esse quark singular aparece. Sofisticadas análises estatísticas e detalhado plano de modelagem mostrou que algumas centenas de colisão produziam alguma coisa real. Em 4 de março, as duas equipes apresentaram os seus resultados independentes para Physical Review Letters.

As duas colaborações anteriores haviam relatado resultados preliminares sobre a pesquisa para o quark singular. Desde então, cientistas têm mais que o dobro da quantidade de dados analisados, seleção aguçada e análises técnicas, tornando possível a descoberta. Para cada experimento, a probabilidade dos acontecimentos de plano de fundo enganar o sinal é agora apenas uma em quase quatro milhões, permitindo que ambas as colaborações sustentem um boa descoberta que abra caminho a mais descobertas.

“Estou emocionado que CDF e DZero tenham alcançado esse objetivo”, disse o director Fermilab Pier Oddone. “As duas colaborações têm pesquisado esses processo raros nos últimos quinze anos, com início antes da descoberta dos quarks início em 1995. Investigar esses processos subatômicos em mais detalhes pode abrir uma janela para fenômenos físicos além do Modelo Padrão”.

Veja também:

• http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0903/0903.0885v1.pdf
• http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0903/0903.0850v1.pdf

[Fonte: FermiLab]