Sciencemag.cz
Doporučujeme
Experimenty prováděné na Velkém hadronovém urychlovači (LHC) v CERNu denně detekují vzácné jevy, ale některé z nich jsou opravdu mimořádně vzácné, jako například tento nejnovější výsledek experimentu CMS (Compact Muon Solenoid). Poprvé byl totiž pozorován vznik jediného kvarku top (t, svrchní) spolu s bosony W a Z, což je extrémně vzácný proces vyskytující se pouze jednou za bilion (v angličtině trillion) proton-protonových srážek.
Vznik kvarku top, bosonu W a bosonu Z, tzv. produkce tWZ, podle vědců z CERNu otevírá nové možnosti pro pochopení základních sil přírody. Pečlivým studiem produkce tWZ mohou fyzikové zkoumat, jak kvark interaguje top s elektroslabou silou, kterou přenášejí bosony W a Z.
Kromě toho je kvark top nejtěžší známou elementární částicí, což znamená, že má nejsilnější interakci s Higgsovým polem; studium procesu tWZ by nám proto mohlo poskytnout hlubší pochopení Higgsova mechanismu. Mohlo by nás také nasměrovat k známkám nových jevů a k fyzice mimo Standardní model.
Pozorování produkce tWZ však není snadné. Nejenže se jedná o jeden z nejvzácnějších procesů Standardního modelu, který lze v současné době pozorovat v LHC, ale jeho analýza je také velmi složitá. Tento proces je velmi podobný jinému procesu známému jako produkce ttZ, při kterém se produkuje kvark top a antikvark top s bosonem Z. K produkci ttZ dochází asi sedmkrát častěji než k produkci tWZ, což znamená, že výzkumníci musí u tWZ identifikovat velké množství šumu v pozadí.
„Vzhledem k jeho vzácnosti a podobnosti s procesem ttZ vyžaduje pozorování procesu tWZ pokročilé analytické techniky zahrnující nejmodernější strojové učení,“ říká Alberto Belvedere, výzkumník spolupracující s CMS v DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron). Pomocí svého algoritmu strojového učení byli vědci schopni oddělit signál z produkce tWZ od dat pozadí.
Spolupráce CMS zjistila, že míra produkce tWZ byla mírně vyšší, než předpovídala teorie. Budoucí data a analýzy objasní, zda se jedná pouze o statistickou fluktuaci, nebo zda by to mohlo být první náznak něčeho, co přesahuje známé fyzikální zákony.
„Pokud se jedná o neznámé interakce nebo částice, pozorovaná odchylka mezi naměřenou rychlostí [produkce tWZ] a předpovědí by se s rostoucí energií odcházejících částic rychle zvětšovala, což je efekt, který je pro proces tWZ jedinečný,“ dodává Roman Kogler, výzkumník ze spolupráce CMS v DESY.
Observation of tWZ production at the CMS experiment, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2510.19080
Zdroj: CERN / Phys.org, přeloženo / zkráceno
