美國(guó)能源部費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們表示，他們?cè)诹Ｗ訉?duì)撞實(shí)驗(yàn)中觀察到了單個(gè)頂夸克的產(chǎn)生。單頂夸克的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了粒子物理學(xué)中包括夸克總數(shù)在內(nèi)的一些重要參數(shù)，對(duì)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室Tevatron加速器正在進(jìn)行的尋找上帝粒子“希格斯玻色子”的工作有重要意義。相關(guān)研究論文刊登在3月4日的《物理評(píng)論快報(bào)》上。

　　此前，頂夸克只是在強(qiáng)核力產(chǎn)生時(shí)才能觀察到，這種相互作用可導(dǎo)致產(chǎn)生一對(duì)頂夸克。單頂夸克的產(chǎn)生涉及到弱核力，因此很難用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證明。單頂夸克的發(fā)現(xiàn)距1995年首次發(fā)現(xiàn)頂夸克已經(jīng)過了大約14年的時(shí)間。

　　尋找單頂夸克的難度猶如大海撈針，因?yàn)槊?00億次質(zhì)子?反質(zhì)子碰撞中只有一次才能產(chǎn)生一個(gè)單頂夸克，更糟的是，這些非常罕見的信號(hào)還很容易與那些發(fā)生幾率高得多的其他“背景”進(jìn)程相混淆。

　　美國(guó)能源部高能物理科學(xué)辦公室副主任丹尼斯?庫瓦博士認(rèn)為，單頂夸克的發(fā)現(xiàn)是Tevatron計(jì)劃的一個(gè)重要里程碑，高靈敏度和成功的分析是尋找希格斯粒子的重要一步。

　　發(fā)現(xiàn)單頂夸克的難度并不亞于尋找希格斯玻色子，需要從很大的背景中提取一個(gè)極小的信號(hào)。開創(chuàng)了單頂夸克發(fā)現(xiàn)的先進(jìn)分析技術(shù)目前也正被用于搜尋希格斯玻色子。此外，單頂夸克信號(hào)和希格斯玻色子信號(hào)具有相同的背景，單頂夸克本身就是尋找希格斯玻色子的一個(gè)背景。

　　為了發(fā)現(xiàn)單頂夸克，費(fèi)米CDF和D0實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們一起合作，花了數(shù)年時(shí)間，對(duì)他們所記錄的質(zhì)子?反質(zhì)子碰撞實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了單獨(dú)梳理。每個(gè)小組負(fù)責(zé)辨別最有可能發(fā)生單頂夸克的數(shù)千個(gè)碰撞事件。經(jīng)過復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析和建立詳細(xì)的背景模型，他們發(fā)現(xiàn)只有數(shù)百起碰撞事件會(huì)產(chǎn)生單頂夸克。

　　研究人員之前已經(jīng)報(bào)告過關(guān)于尋找單頂夸克的初步研究成果，自此以后，研究人員分析了超過原先一倍以上的數(shù)據(jù)量，再加上頂尖的選擇和分析技術(shù)的采用，最終使這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)成為了現(xiàn)實(shí)。對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)來說，從背景事件中誤判信號(hào)的概率目前僅為大約四百萬分之一，這使研究人員得以大膽宣稱發(fā)現(xiàn)的是真實(shí)的單頂夸克。