美国能源部费米国家加速器实验室的科学家们表示，他们在粒子对撞实验中观察到了单个顶夸克的产生。单顶夸克的发现证实了粒子物理学中包括夸克总数在内的一些重要参数，对费米实验室Tevatron加速器正在进行的寻找上帝粒子“希格斯玻色子”的工作有重要意义。相关研究论文刊登在3月4日的《物理评论快报》（PRL）上。

 

此前，顶夸克只是在强核力产生时才能观察到，这种相互作用可导致产生一对顶夸克。单顶夸克的产生涉及到弱核力，因此很难用实验进行证明。单顶夸克的发现距1995年首次发现顶夸克已经过了大约14年的时间。

 

寻找单顶夸克的难度犹如大海捞针，因为每200亿次质子—反质子碰撞中只有一次才能产生一个单顶夸克，更糟的是，这些非常罕见的信号还很容易与那些发生几率高得多的其他“背景”进程相混淆。

 

美国能源部高能物理科学办公室副主任丹尼斯·库瓦博士认为，单顶夸克的发现是Tevatron计划的一个重要里程碑，高灵敏度和成功的分析是寻找希格斯粒子的重要一步。

 

发现单顶夸克的难度并不亚于寻找希格斯玻色子，需要从很大的背景中提取一个极小的信号。开创了单顶夸克发现的先进分析技术目前也正被用于搜寻希格斯玻色子。此外，单顶夸克信号和希格斯玻色子信号具有相同的背景，单顶夸克本身就是寻找希格斯玻色子的一个背景。

 

为了发现单顶夸克，费米CDF和D0实验室的科学家们一起合作，花了数年时间，对他们所记录的质子—反质子碰撞实验结果进行了单独梳理。每个小组负责辨别最有可能发生单顶夸克的数千个碰撞事件。经过复杂的统计分析和建立详细的背景模型，他们发现只有数百起碰撞事件会产生单顶夸克。

 

研究人员之前已经报告过关于寻找单顶夸克的初步研究成果，自此以后，研究人员分析了超过原先一倍以上的数据量，再加上顶尖的选择和分析技术的采用，最终使这项发现成为了现实。对于每个实验来说，从背景事件中误判信号的概率目前仅为大约四百万分之一，这使研究人员得以大胆宣称发现的是真实的单顶夸克。