核-核碰撞中产生顶夸克的迹象

超相对论重离子碰撞在实验室中重现了早期宇宙直至 10$^{-6}$ 秒的热力学条件，从而得以研究夸克-胶子等离子体（QGP）——一种具有退禁闭部分子的量子色动力学（QCD）物质态。顶夸克作为已知最重的基本粒子，可在 CERN LHC 的核-核碰撞中产生，并构成对 QGP 的新颖探针。本文报道了核-核碰撞中顶夸克产生的首个证据，所用数据为 CMS 实验记录的质心系核子-核子能量 5.02 TeV 的铅-铅碰撞数据。采用两种方法通过衰变为带电轻子（电子或缪子）与底夸克来测量顶夸克对产生截面（$\sigma_\mathrm{t\bar{t}}$）。一种方法仅依赖轻子信息，另一种额外利用底夸子的存在。测得的截面分别为 $\sigma_\mathrm{t\bar{t}} =$ 2.54 $^{+0.84}_{-0.74}$ 与 2.03 $^{+0.71}_{-0.64}$ $\mu$b，与经标度化的质子-质子数据及 QCD 预言相符。