p Como a partícula mais pesada conhecida, o quark top desempenha um papel fundamental nos estudos de interações fundamentais. Devido à sua curta vida útil, o quark top decai antes de se transformar em um hádron. Assim, suas propriedades são preservadas e transferidas para seus produtos de decomposição, que, por sua vez, pode ser medido em experimentos de física de alta energia. Esses estudos fornecem um excelente campo de testes para o Modelo Padrão e podem fornecer pistas para uma nova física. p Um parâmetro-chave examinado pela Colaboração ATLAS no CERN é a "largura de decaimento" do quark superior, que está relacionado ao tempo de vida da partícula e aos modos de decaimento. Decaimentos resultantes de novas físicas podem alterar a largura de decaimento, tornando sua medição precisa particularmente importante. No modelo padrão, cálculos teóricos prevêem um valor para a largura de decaimento de 1,32 GeV para uma massa de quark superior de 172,5 GeV.

p A ATLAS Collaboration apresentou uma nova medição da largura de decaimento do quark superior no Simpósio Lepton Photon em Toronto, Canadá. A análise faz uso do conjunto de dados completo da Run 2 the Large Hadron Collider (LHC) - com uma luminosidade integrada correspondente de 139 fb ^-1 - para fornecer a melhor precisão do ATLAS.

p A nova análise faz uma abordagem direta para a medição da largura de decaimento do quark top. Os físicos do ATLAS selecionaram eventos de colisão onde pares de quarks top decaem em dois léptons carregados (elétrons ou múons) de carga elétrica oposta. Este canal de decaimento tem uma pureza maior de eventos de sinal e incertezas sistemáticas menores em comparação com canais alternativos. O ATLAS mediu a massa invariante dos léptons e os "b-jatos" resultantes dos decaimentos do quark superior observados no detector, para determinar a largura de decaimento do quark superior.

p A massa invariante do leptão e um b-jato (m _Libra ) é sensível à largura de decaimento do quark superior, mas apenas quando ambos se originam da decomposição do mesmo quark top. Os físicos usaram um critério simples, olhando para a distância angular mínima entre o leptão carregado e o jato, a fim de combiná-los entre si e reconstruir suas massas invariantes.

p A nova medição da largura de decaimento do quark top é dominada por incertezas sistemáticas que surgem principalmente da medição das energias do jato. Para lidar com essas incertezas, Os físicos do ATLAS empregaram uma nova abordagem para o ajuste que combinou modelos, representando diferentes valores da largura de decaimento, e uma técnica de probabilidade de perfil, onde as fontes de incertezas sistemáticas entram diretamente no ajuste. Os físicos testaram o procedimento de ajuste para garantir a estabilidade do ajuste e robustez aos efeitos estatísticos. De fato, testes com um modelo sistemático completo foram conduzidos para verificar se o procedimento poderia reproduzir a largura de decaimento prevista pelo modelo padrão, bem como quaisquer possíveis desvios. Esta técnica recém-desenvolvida, combinando modelos e ajustes de probabilidade de perfil, pode encontrar uso em outras medições fora da física do quark top.

p O novo resultado do ATLAS fornece um valor da largura de decaimento do quark superior de 1,9 ± 0,5 GeV, de acordo com o Modelo Padrão. Isso marca uma melhoria significativa na precisão em comparação com medições anteriores que analisam dados de 8 TeV LHC.