Физики, работающие на Большом адронном коллайдере, впервые зафиксировали рождение одиночного топ-кварка, сообщает журнал Symmetry.

Топ-кварк, или истинный (true) кварк, был впервые обнаружен в 1995 году на коллайдере Теватрон в Национальной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (штат Иллинойс, США).

Это самый тяжелый кварк, и самая тяжелая из открытых элементарных частиц – его масса составляет около 170 гигаэлектронвольт (один электронвольт соответствует 1,8 на 10 в минус 36-й степени килограммов). Для сравнения, протон весит 0,938 гигаэлектронвольта, а электрон – 0,511 мегаэлектронвольта.

Кварки не существуют в «свободном» состоянии, они всегда связаны друг с другом так называемым сильным взаимодействием в различные комбинации, образуя протоны, нейтроны и другие частицы. Причем такое взаимодействие отличается от других тем, что не ослабевает с расстоянием. Однако топ-кварк, родившись, существует столь малое время и улетает на столь малое расстояние (порядка одного радиуса нейтрона), что не успевает почувствовать это взаимодействие.

Как правило, топ-кварки рождаются парами из кварка и антикварка и сразу же распадаются на другие частицы. Однако в 2006 году на Теватроне удалось зафиксировать возникновение одиночного топ-кварка, лишенного пары.

Теперь ученые, работающие с детектором CMS Большого адронного коллайдера, повторили этот результат, обнаружив в относительно небольшом объеме данных, накопленных БАКом, признаки о рождении одиночного топ-кварка.

«Мы были удивлены, увидев это так скоро», – сказал участник коллаборации CMS Филип Харрис (Philip Harris), выступая с докладом на конференции в Швейцарии.

Ученые восприняли эту новость как один из признаков того, что эксперименты на коллайдере принесут в наступающие годы много значительных результатов.

Большой адронный коллайдер был вновь запущен после годичного перерыва 20 ноября 2009 года. Создание установки началось в конце 1990-х годов, а в сентябре 2008 года состоялся ее торжественный запуск: физики успешно провели пучки протонов в обоих направлениях. Уже через неделю на ускорителе произошла крупная авария, связанная с выходом одного из магнитов из сверхпроводящего состояния. Ремонт повреждений и модернизация установки заняла больше года.

В июле 2010 года ученые, работающие на БАКе, впервые получили собственные данные о рождении топ-кварков.