Cette image, avec l'aimable autorisation du Laboratoire Fermi, montre un événement de détecteur de collisionneur qui a capturé un candidat possible de paire de quarks supérieurs. Les traces représentées proviennent des désintégrations de deux quarks top produits lors d'une collision. Une connaissance plus approfondie des caractéristiques du quark top pourrait améliorer notre compréhension du destin de notre univers. Crédit : Institut de technologie de Floride
Le quark top est une petite chose unique.
C'est la particule fondamentale la plus lourde connue, pour commencer. Bien que 100 millions de fois plus petit qu'un atome d'or, il a à peu près la même masse. Il a également une durée de vie extraordinairement courte. En réalité, la vie d'un quark top est si éphémère, les scientifiques ne peuvent détecter sa présence qu'en documentant une piste de signature de particules laissées au fur et à mesure de sa désintégration.
Mais plus que ses bizarreries, le quark top peut détenir la clé d'une compréhension plus profonde du destin de notre univers.
Si les chercheurs du Florida Institute of Technology, en utilisant de nouvelles méthodes pionnières, sont capables de déterminer la masse du quark top à un niveau de précision encore jamais atteint, ils rapprocheront la science de la compréhension de la stabilité de l'univers, comme nous l'avons longtemps cru, ou instable.
Ils réexaminent la masse du quark top à l'aide des données recueillies par le détecteur Compact Muon Solenoid (CMS) du Large Hadron Collider (LHC), le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde basé près de Genève, La Suisse.
Le quark top ne reçoit pas autant d'amour qu'une autre particule, le boson de Higgs, qui avec son fameux champ quantique est responsable de donner à toutes les autres particules leur masse. Mais le quark top joue un rôle important dans la confirmation de la validité des théories sous-jacentes de la physique des particules et de l'état de notre univers.
"Peu de gens parlent de l'univers comme d'un système de mécanique quantique et de masses de particules, mais il s'avère que la stabilité de notre univers en tant que système quantique dépend des masses du quark top et du boson de Higgs, " a déclaré Marc Baarmand, professeur de physique et de sciences spatiales à Florida Tech qui étudie le quark top et a amené les recherches du LHC à Florida Tech en 2000. « Parce que les mesures ne sont toujours pas très précises, nous ne savons pas si nous vivons dans un univers stable ou métastable.
« Les mesures actuelles de la masse du quark top sont limitées par les incertitudes systématiques provenant à la fois des données et de la théorie, " Baarmand a poursuivi. " La nouvelle méthode vise une mesure alternative avec des incertitudes systématiques réduites. "
Une mesure plus précise de la masse du quark top, Baarmand a ajouté, "pourrait aussi aider à ouvrir des portes à une nouvelle physique, et peut-être que cela pourrait nous aider à nous diriger vers d'autres nouvelles particules à l'avenir."
En plus de leurs études sur la masse du quark top, Les chercheurs de Florida Tech dirigés par Francisco Yumiceva, professeur agrégé de physique et de sciences spatiales, construit, étalonnés et exploitent le détecteur de calorimètre hadronique, qui mesure l'énergie des particules. Une autre équipe, dirigé par Marcus Hohlmann de Florida Tech, professeur de physique et sciences spatiales, développe des chambres à gaz multiplicateur d'électrons, qui mesurent précisément les trajectoires des muons. Ces chercheurs et leurs étudiants étudient les particules filles produites par les quarks top et les bosons de Higgs au cours de leur désintégration afin de mieux comprendre comment ces particules importantes s'intègrent dans le vaste cadre physique de l'univers subatomique.
