p Figura 1:Um evento candidato tt̄ visto em uma colisão próton-próton de Run 2. Os jatos de raio grande (R-grande) são mostrados em azul, enquanto os demais jatos são de raio menor. Os jatos identificados como contendo b-hadrons são mostrados em magenta. Os centros das elipses magenta no painel superior direito correspondem aos vértices secundários. Os momentos transversais dos jatos grandes e do segundo líder são 961 GeV e 824 GeV, respectivamente. A massa invariante do dijet dos dois jatos Large-R é de 3,33 TeV. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
p O quark top, a partícula fundamental mais pesada conhecida, desempenha um papel único na física de alta energia. Estudos de suas propriedades abriram novas oportunidades para aprofundar nosso conhecimento do Modelo Padrão. Em um novo artigo submetido a
Revisão Física D , a colaboração do ATLAS no CERN apresenta uma medição abrangente da produção de pares de quarks top de alto momentum a 13 TeV. p Estudos de pares de quark top de alto momentum são desafiadores, pois é um canal com histórico significativo. A nova medição ATLAS usa um método pioneiro aproveitando um efeito relativístico conhecido como aumento de Lorentz. Os físicos identificaram um jato de grande raio dentro do detector, o resultado de um par top-quark de momento muito alto decaindo em um feixe de quarks.
p Medir as propriedades cinemáticas do jato de grande raio permitiu aos físicos do ATLAS entender aquelas do quark top de onde ele se originou. Isso simplificou a reconstrução de cada um dos dois quarks top, e também melhorou a precisão com que as previsões teóricas podem ser comparadas com as observações. Além disso, observando o padrão de energia distribuída dentro do jato e diferenciando os produtos de decomposição de cada quark top, era possível domar o enorme fundo gerado por interações muito mais frequentes (mas aqui indesejadas) de dois jatos.
p No novo jornal, a probabilidade de produzir um par de quarks top é estudada em função do momento, massa invariante e variáveis angulares que descrevem os dois quarks top. As distribuições medidas são comparadas a vários cálculos que levam em consideração os efeitos da mecânica quântica, como a emissão de radiação associada aos quarks top, ou loops de partículas virtuais. Os resultados mostram que os cálculos atuais prevêem mais quarks top em um momento muito alto do que os observados, confirmando e melhorando as medições anteriores publicadas pelos experimentos ATLAS e CMS. Notavelmente, a massa invariante dos dois quarks top também é examinada com uma precisão estatística sem precedentes em massas que excedem 2 TeV. Eles surgem em colisões próton-próton, onde cerca de 20 por cento da energia de colisão foi canalizada para a criação dos dois quarks superiores.
p Figura 2:Seção transversal diferencial normalizada em função da massa dos dois jatos de raio grande desdobrados a partir dos dados, em comparação com modelos de Monte Carlo selecionados. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
p Os físicos do ATLAS também estudaram as correlações angulares dos dois quarks top em busca de sinais de novos processos físicos. Eles foram encontrados de acordo com a previsão do Modelo Padrão, embora alguma discordância tenha sido observada nas distribuições cinemáticas associadas com o recuo das partículas do par top-quark. Embora o número geral de pares de quarks top seja menor do que a previsão, a diferença não é estatisticamente significativa quando se leva em consideração as (maiores) incertezas provenientes da própria teoria.
p As novas observações do ATLAS destacam a necessidade de cálculos teóricos ainda mais precisos, uma melhor compreensão das fontes de incerteza e, claro, mais dados! Físicos, teóricos e engenheiros trabalham arduamente nas três frentes.
