核-核碰撞中产生顶夸克的证据

夸克-胶子等离子体（QGP）——强相互作用量子色动力学（QCD）物质的一种奇异状态——的液滴在重核高能碰撞中 routinely 产生。尽管实验特征标志着向弱耦合 QGP 预期的范式转变，但一个挑战在于如何分辨具有几 fm 寿命的局域退禁闭态。唯一主要在 QGP 内衰变的带色粒子是顶夸克。在此我们首次证明，顶夸克衰变产物可被识别，无论其与介质相互作用（底夸克）与否（轻子衰变的 W 玻色子）。利用 CMS 实验在核子-核子质心能量 5.02 TeV 下记录的 $1.7 \pm 0.1\,\mathrm{nb^{-1}}$ 铅-铅（$A = 208$）碰撞数据，我们报道了顶夸克对（$\mathrm{t\bar{t}}$）产生的证据。我们选取双轻子末态，并通过使用轻子运动学变量对多元判别量进行似然拟合来测量截面（$\sigma_\mathrm{t\bar{t}}$）。该 $\sigma_\mathrm{t\bar{t}}$ 测量还考虑了源自底夸克强子化的喷流，这提高了对 $\mathrm{t\bar{t}}$ 信号过程的灵敏度。在背景扣除与分析修正后，测得两种情形下 $\sigma_\mathrm{t\bar{t}}$ 分别为 $2.02 \pm 0.69\,\rm{(tot)}$ 与 $2.56\pm 0.82\,\rm{(tot)}\,\mu\mathrm{b}$，与微扰 QCD 预言一致。