Metingen met de ATLAS-detector aan protonproton-botsingen in de LHC versneller op CERN laten zien dat top-quarks soms een kortstondige verbinding aangaan met hun antideeltje.
Daarmee bevestigt het experiment uitkomsten van vorig jaar van het concurrerende CMS-experiment in de LHC op CERN.
Bij de botsingen van protonen bij hoge energie in de versneller ontstaan soms top-quarks, de zwaarste elementaire deeltjes die er bestaan, en hun antideeltje. Top-quarks bestaan extreem kort en worden alleen indirect in de detectoren waargenomen. Top-quarks hebben zelden tijd om te binden; lichtere quarktypes vormen door combinaties wel zogeheten hadronen, zoals kerndeeltjes in de atoomkern.
Toponium
Vorig jaar meldde het CMS-experiment al dat er in protonbotsingen meer top-antitopparen worden gemaakt dan de theorie voorziet. Het vermoeden was dat er even een gebonden toestand bestaat, zogenoemd toponium. Dat gebeurt als de top en antitop onderling gluonen uitwisselen, deeltjes die de sterke kernkracht overdragen. Voor het resultaat had CMS protonbotsingen tussen 2016-18 geanalyseerd.
Op een conferentie in Marseille meldt het ATLAS-experiment deze week een vergelijkbaar resultaat in metingen tussen 2015-18, met nog hogere statistische zekerheid dat er een afwijking bestaat van het geval zonder gebonden toestand.
Derde voorbeeld
Als dat als een gebonden toestand wordt opgevat is het het derde voorbeeld van een quark-antiquarkpaar. In 1974 werd iets dergelijks al voor charm-quarks aangetoond: charmonium. Drie jaar later ook voor bottom-quarks: bottomonium.
Nikhef is een belangrijke partner in het ATLAS experiment op CERN, maar was niet rechtstreeks betrokken bij deze nieuwe analyses van toponium.
Sterke kernkracht
Niet uitgesloten is dat het gemeten overschot aan top-quarks bij protonbotsingen een aanwijzing is voor het bestaan van een nieuw, onbekend deeltje. In dit geval wordt het overschot echter alleen gezien bij de minimumenergie die nodig is om een top en een antitop te maken. Dat wijst volgens ATLAS eerder op een gebonden toestand.
Het nieuwe resultaat laat volgens CERN zien dat er nog veel te leren is over de sterke kernkracht en het standaardmodel bij hoge energie. Tot voor kort leek het bindingseffect te subtiel voor de LHC-detectoren. CERN noemt het resultaat ook wat dat betreft een doorbraak.
Bron: cern.ch, ATLAS
