Το άπιαστο υψηλό (top) κουάρκ

Στις 22 Απριλίου 1994, τα 440 μέλη του πειράματος CDF στο Fermilab, στο Illinois των ΗΠΑ, έστειλαν για δημοσίευση μια εργασία στο περιοδικό Physical Review (*) στην οποία περιέγραφαν την πρώτη τους ένδειξη για την παραγωγή του υψηλού (top, t) κουάρκ σε αντιδράσεις μεταξύ πρωτονίων και αντιπρωτονίων στον επιταχυντή Tevatron του εργαστηρίου. Το υψηλό κουάρκ ήταν το έκτο (από πολύ καιρό αναζητούμενο) και βαρύτερο μέλος της οικογένειας των κουάρκ που είναι οι δομικοί λίθοι των πρωτονίων, των νετρονίων και πολλών άλλων λιγότερο γνωστών, στον πολύ κόσμο, σωματιδίων. Η εικόνα δείχνει ένα πολύ καλό παράδειγμα των τροχιών σωματιδίων που αποκαλύπτουν το "σημάδι" (την "υπογραφή") υψηλών κουάρκ στον ανιχνευτή CDF. Το πρωτόνιο και το αντιπρωτόνιο έχουν συγκρουστεί στο κέντρο της εικόνας για να δημιουργήσουν ένα υψηλό κουάρκ και ένα υψηλό αντικουάρκ, τα οποία καταστρέφονται σχεδόν ακαριαία (μέσα σε 10^-24s) δημιουργώντας άλλα σωματίδια. Το υψηλό κουάρκ έχει κατασταρφεί δίνοντας ένα πιο ελαφρύ κουάρκ, το χαμηλό (bottom, b) κουάρκ, ένα ποζιτρόνιο (αντιηλεκτρόνιο) και ένα νετρίνο. Το ποζιτρόνιο αφήνει τροχιά που κατευθύνεται προς το αριστερό κάτω μέρος (e+), το χαμηλό κουάρκ b (το οποίο υλοποιείται δίνοντας ένα πίδακα σωματιδίων που εξσφενδονίζονται  προς τα κάτω δεξιά, jet #4), ενώ το νετρίνο δεν ανιχνεύεται. Αυτή η διάσπαση είναι εντελώς ανάλογη της διάσπασης β του νετρονίου. Το υψηλό αντικουάρκ καταστράφηκε δίνοντας τρία ελαφρύτερα κουάρκ που δημιουργούν τους άλλους πίδακες σωματιδίων (#1, #2 και #3).

(*) The Physical Review, D50(1994)2966

Credit: Fermi National Accelerator Laboratory