Para ilmuwan di Fermilab telah mengamati tabrakan partikel yang menghasilkan quark top tunggal, penemuan 1 banding 20 miliar. Interaksi itu mengarah pada produksi pasangan quark teratas. Produksi quark tunggal atas melibatkan kekuatan nuklir yang lemah dan lebih sulit untuk diidentifikasi secara eksperimental. Pengamatan ini terjadi hampir 14 tahun hingga hari penemuan quark teratas pada 1995.
Tevatron milik Fermilab, yang terletak di dekat Chicago, Illinois, saat ini adalah akselerator partikel operasi paling kuat di dunia, dan penemuan itu dibuat oleh para ilmuwan yang bekerja bersama dalam kolaborasi. Para ilmuwan mengatakan menemukan quark tunggal teratas memiliki arti penting bagi pencarian berkelanjutan untuk partikel Higgs.
"Pengamatan produksi quark atas tunggal adalah tonggak penting untuk program Tevatron," kata Dr Dennis Kovar, Associate Director of Office of Science untuk Fisika Energi Tinggi di Departemen Energi AS. "Lebih jauh lagi, analisis yang sangat sensitif dan sukses adalah langkah penting dalam pencarian Higgs."
Mencari produksi single-top membuat mencari jarum di tumpukan jerami terlihat mudah. Hanya satu dari setiap 20 miliar tabrakan proton-antiproton yang menghasilkan satu quark teratas. Lebih buruk lagi, sinyal kejadian langka ini mudah ditiru oleh proses "latar belakang" lainnya yang terjadi pada tingkat yang jauh lebih tinggi.
Menemukan satu produksi quark teratas menghadirkan tantangan yang mirip dengan pencarian boson Higgs dalam kebutuhan untuk mengekstrak sinyal yang sangat kecil dari latar belakang yang sangat besar. Teknik analisis lanjutan yang dipelopori untuk penemuan tunggal teratas sekarang digunakan untuk pencarian boson Higgs. Selain itu, puncak tunggal dan sinyal Higgs memiliki latar belakang yang sama, dan puncak tunggal itu sendiri merupakan latar belakang untuk partikel Higgs.
Untuk membuat penemuan single-top, fisikawan dari kolaborasi CDF dan DZero menghabiskan waktu bertahun-tahun menyisir secara independen melalui hasil tumbukan proton-antiproton yang direkam oleh eksperimen mereka masing-masing.
CDF adalah percobaan internasional terhadap 635 fisikawan dari 63 institusi di 15 negara. DZero adalah eksperimen internasional yang dilakukan oleh 600 fisikawan dari 90 institusi di 18 negara.
Setiap tim mengidentifikasi beberapa ribu peristiwa tabrakan yang kelihatannya seperti yang diharapkan oleh para peneliti satu peristiwa teratas. Analisis statistik yang canggih dan pemodelan latar belakang yang terperinci menunjukkan bahwa beberapa ratus peristiwa tabrakan menghasilkan hal yang nyata. Pada tanggal 4 Maret, kedua tim menyerahkan hasil independen mereka ke Physical Review Letters.
Kedua kolaborasi sebelumnya telah melaporkan hasil awal pada pencarian untuk single teratas. Sejak itu, para peneliti memiliki lebih dari dua kali lipat jumlah data yang dianalisis dan mempertajam teknik pemilihan dan analisis, yang memungkinkan penemuan tersebut. Untuk setiap percobaan, probabilitas bahwa peristiwa latar belakang memalsukan sinyal sekarang hanya satu dari hampir empat juta, yang memungkinkan kedua kolaborasi untuk mengklaim penemuan bonafid yang membuka jalan ke lebih banyak penemuan.
“Saya senang bahwa CDF dan DZero mencapai tujuan ini,” kata Direktur Fermilab Pier Oddone. "Dua kolaborasi telah mencari proses langka ini selama lima belas tahun terakhir, dimulai sebelum penemuan kuark teratas pada 1995. Menyelidiki proses subatomik ini secara lebih rinci dapat membuka jendela ke fenomena fisika di luar Model Standar."
Sumber: Fermilab
