Para saintis di Fermilab telah memerhatikan pertembungan zarah yang menghasilkan quark atas tunggal, satu dari 20 bilion. Interaksi itu membawa kepada penghasilan pasangan quark teratas. Penghasilan quark atas tunggal melibatkan kekuatan nuklear yang lemah dan lebih sukar untuk dikenal pasti secara eksperimen. Pemerhatian ini berlaku hampir 14 tahun hingga hari penemuan quark teratas pada tahun 1995.
Fermilab's Tevatron, yang terletak berhampiran Chicago, Illinois kini merupakan pemecut zarah operasi yang paling kuat di dunia, dan penemuan itu dibuat oleh para saintis yang bekerjasama dalam kolaborasi. Para saintis mengatakan bahawa mencari satu quark teratas mempunyai kepentingan untuk pencarian berterusan untuk zarah Higgs.
"Pemerhatian pengeluaran quark tunggal adalah tonggak penting bagi program Tevatron," kata Dr Dennis Kovar, Pengarah Bersekutu Pejabat Sains untuk Fizik Tenaga Tinggi di Jabatan Tenaga A.S. "Tambahan pula, analisis yang sangat sensitif dan berjaya adalah langkah penting dalam mencari Higgs."
Mencari pengeluaran single-top menjadikan mencari jarum di jerami kelihatan mudah. Hanya satu dari setiap 20 bilion perlanggaran proton-antiproton menghasilkan satu quark atas. Lebih buruk lagi, isyarat kejadian yang jarang berlaku ini mudah ditiru oleh proses "latar belakang" lain yang berlaku pada kadar yang jauh lebih tinggi.
Menemui pengeluaran quark tunggal menghadirkan cabaran yang serupa dengan carian boson Higgs dalam keperluan untuk mengeluarkan isyarat yang sangat kecil dari latar belakang yang sangat besar. Teknik analisis lanjutan yang dipelopori untuk penemuan tunggal teratas kini digunakan untuk carian boson Higgs. Di samping itu, bahagian atas tunggal dan isyarat Higgs mempunyai latar belakang yang sama, dan bahagian atas tunggal adalah latar belakang bagi partikel Higgs.
Untuk membuat penemuan single-top, ahli fizik kolaborasi CDF dan DZero menghabiskan bertahun-tahun menyisir secara bebas melalui hasil perlanggaran proton-antiproton yang masing-masing direkodkan oleh eksperimen mereka.
CDF adalah eksperimen antarabangsa 635 ahli fizik dari 63 institusi di 15 negara. DZero adalah eksperimen antarabangsa yang dilakukan oleh 600 ahli fizik dari 90 institusi di 18 negara.
Setiap pasukan mengenal pasti beberapa ribu peristiwa perlanggaran yang kelihatan seperti yang dijangkakan oleh eksperimen untuk acara tunggal teratas. Analisis statistik yang canggih dan pemodelan latar belakang terperinci menunjukkan bahawa beberapa ratus peristiwa perlanggaran menghasilkan perkara yang sebenarnya. Pada 4 Mac, kedua-dua pasukan menyerahkan keputusan bebas mereka kepada Surat Kajian Fizikal.
Kedua-dua kolaborasi sebelumnya telah melaporkan hasil awal dalam pencarian single teratas. Sejak itu, para eksperimen telah melipatgandakan jumlah data yang dianalisis dan mempertajam teknik pemilihan dan analisis, menjadikan penemuan itu mungkin. Untuk setiap eksperimen, kebarangkalian peristiwa latar belakang memalsukan isyarat sekarang hanya satu dari hampir empat juta, yang memungkinkan kedua-dua kolaborasi untuk menuntut penemuan yang tulus yang membuka jalan ke lebih banyak penemuan.
"Saya gembira kerana CDF dan DZero mencapai matlamat ini," kata Pengarah Fermilab Pier Oddone. "Kedua-dua kolaborasi telah mencari proses langka ini selama lima belas tahun terakhir, bermula sebelum penemuan quark teratas pada tahun 1995. Menyelidiki proses subatomik ini dengan lebih terperinci dapat membuka jendela fenomena fizik di luar Model Standard."
Sumber: Fermilab
