Descubren un Inusual Quark Top Solitario

Unos científicos de los programas internacionales DZero y CDF en el Fermilab, han observado colisiones de partículas que producen quarks Top solitarios. El descubrimiento del quark Top solitario confirma importantes parámetros de la física de partículas, incluyendo al número total de quarks, y tiene importancia para la búsqueda de la Partícula de Higgs en el Tevatron del Fermilab, que en el momento de escribir estas líneas es todavía el acelerador de partículas operativo más potente del mundo.

Previamente sólo se habían observado los quarks Top cuando eran producidos por la fuerza nuclear fuerte. Esa interacción lleva a la producción de pares de quarks Top.

En la producción de quarks Top solitarios interviene la fuerza nuclear débil. Dicha producción es muy difícil de identificar experimentalmente, pero por fin se ha logrado observarla ahora, cuando se cumplen 14 años del descubrimiento del quark Top en 1995.

Buscar quarks Top solitarios hace parecer fácil la búsqueda de una aguja en un pajar. Sólo en una de cada 20.000 millones de colisiones entre protones y antiprotones se produce un quark Top solitario. Para empeorar las cosas, la señal de estos raros acontecimientos se parece a las de otros procesos “de fondo” que se dan en proporciones mucho más altas.

Descubrir la producción de un quark Top solitario presenta desafíos similares a los que entraña encontrar al Bosón de Higgs, ya que se necesita extraer una señal sumamente pequeña de un ruido de fondo muy grande. Las técnicas avanzadas de análisis que han sido usadas de manera pionera para posibilitar el descubrimiento del Top solitario, son ahora usadas para la búsqueda del Bosón de Higgs. Además, las señales del Top solitario y las del Bosón de Higgs tienen "ruidos de fondo" en común, y el Top solitario es a su vez un "ruido de fondo" para la Partícula de Higgs.

Para hacer el descubrimiento del Top solitario, los físicos de los programas CDF y DZero pasaron años peinando de manera independiente los datos de los resultados de las colisiones de protones con antiprotones registrados en sus experimentos respectivos. Cada equipo identificó varios miles de eventos de colisión cuyos resultados se parecían a los que los experimentadores esperaban que se produjeran en los eventos con creación de quarks Top solitarios. Sofisticados análisis estadísticos y detalladas simulaciones del fondo demostraron que sólo en unos pocos cientos de eventos de colisión se produjo la partícula buscada.