أعلن الباحثون في Fermilab عن اكتشاف الكوارك العلوي.
يُشار إلى كوارك القمة أحيانًا باسم كوارك الحقيقة ، (الرمز: t) هو الأكثر كتلة من بين جميع الجسيمات الأولية المرصودة. تستمد كتلتها من اقترانها ببوز هيغز. هذا الاقتران
ذ
ر
{\ displaystyle y_ {t}}
قريب جدا من الوحدة. في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، هو أكبر اقتران (أقوى) على مقياس التفاعلات الضعيفة وما فوق. تم اكتشاف الكوارك العلوي في عام 1995 من خلال تجارب CDF و D في فيرميلاب.
مثل جميع الكواركات الأخرى ، فإن الكوارك العلوي هو فرميون ذو دوران 1/2 ويشارك في جميع التفاعلات الأساسية الأربعة: الجاذبية ، والكهرومغناطيسية ، والتفاعلات الضعيفة ، والتفاعلات القوية. لها شحنة كهربائية +2/3 e. كتلته 172.760.3 GeV / c2 ، وهي قريبة من كتلة ذرة الرينيوم. الجسيم المضاد للكوارك العلوي هو الجزء العلوي من الكوارك المضاد (الرمز: t ، يُسمى أحيانًا الكوارك المضاد للكوارك أو ببساطة مضاد القمة) ، والذي يختلف عنه فقط في أن بعض خصائصه لها نفس القدر ولكن علامة معاكسة.
يتفاعل الكوارك العلوي مع غلوونات التفاعل القوي وينتج عادةً في مصادمات الهادرونات عبر هذا التفاعل. ومع ذلك ، بمجرد إنتاجه ، لا يمكن أن يتحلل الجزء العلوي (أو المضاد للسقف) إلا من خلال القوة الضعيفة. يتحلل إلى بوزون W وإما كوارك سفلي (في أغلب الأحيان) ، أو كوارك غريب ، أو في أندر المناسبات كوارك سفلي.
يحدد النموذج القياسي متوسط عمر الكوارك العلوي ليكون حوالي 51025 ثانية. هذا حوالي عشرين من المقياس الزمني للتفاعلات القوية ، وبالتالي فهو لا يشكل الهادرونات ، مما يمنح الفيزيائيين فرصة فريدة لدراسة الكواركات "العارية" (كل الكواركات الأخرى الهادرونات ، مما يعني أنها تتحد مع كواركات أخرى لتكوين الهادرونات ويمكنها فقط على هذا النحو).
نظرًا لأن الكوارك العلوي ضخم جدًا ، فقد سمحت خصائصه بتحديد غير مباشر لكتلة بوزون هيجز (انظر § الكتلة والاقتران ببوزون هيغز أدناه). على هذا النحو ، تمت دراسة خصائص الكوارك العلوي على نطاق واسع كوسيلة للتمييز بين النظريات المتنافسة للفيزياء الجديدة خارج النموذج القياسي. الكوارك العلوي هو الكوارك الوحيد الذي تمت ملاحظته بشكل مباشر بسبب حقيقة أنه يتحلل بشكل أسرع من زمن التكوّن.
مختبر Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ، الذي يقع خارج باتافيا ، إلينوي ، بالقرب من شيكاغو ، هو مختبر وطني تابع لوزارة الطاقة بالولايات المتحدة متخصص في فيزياء الجسيمات عالية الطاقة. منذ عام 2007 ، تم تشغيل Fermilab من قبل Fermi Research Alliance ، وهو مشروع مشترك بين جامعة شيكاغو واتحاد أبحاث الجامعات (URA). Fermilab هو جزء من ممر البحوث والتكنولوجيا في إلينوي.
كان تيفاترون من فيرميلاب مسرعًا جسيميًا بارزًا. حتى بدء تشغيل مصادم الهادرون الكبير (LHC) بالقرب من جنيف بسويسرا في عام 2008 ، كان أقوى معجل للجسيمات في العالم ، حيث قام بتسريع البروتونات والبروتونات المضادة إلى طاقات تبلغ 980 جيجا إلكترون فولت ، وإنتاج تصادم البروتون والبروتون مع طاقات تصل إلى 1.96 تيرا إلكترون فولت ، أول مسرع يصل إلى طاقة واحدة "تيرا إلكترون فولت". في 3.9 ميل (6.3 كم) ، كان رابع أكبر مسرع للجسيمات في العالم في المحيط. كان أحد أهم إنجازاته هو اكتشاف عام 1995 للكوارك العلوي ، والذي أعلنت عنه فرق البحث باستخدام كاشفات Tevatron's CDF و DØ. تم إغلاقه في عام 2011. ومنذ ذلك الحين ، أصبح حاقن فيرميلاب الرئيسي ، الذي يبلغ محيطه 3.2 كم ، أقوى معجل للجسيمات في المختبر. بدأ تشييد المبنى الأول للمسرّع الخطي الجديد PIP-II في عام 2020. يستضيف فيرميلاب تجارب النيوترينو ، مثل MicroBooNE (Micro Booster Neutrino Experiment) ، ICARUS (التصوير الكوني والإشارات النادرة تحت الأرض) ، NOνA (NuMI Off-Axis νe المظهر) و Muon g-2. تشمل تجارب النيوترينو المكتملة MINOS (بحث عن تذبذب النيوترينو بالحاقن الرئيسي) و MINOS + و MiniBooNE و SciBooNE (SciBar Booster Neutrino Experiment) بالإضافة إلى تجربة SeaQuest ذات الهدف الثابت. كان كاشف MiniBooNE عبارة عن كرة قطرها 40 قدمًا (12 مترًا) تحتوي على 800 طن من الزيت المعدني مبطنة بـ 1520 كاشفًا للأنبوب الضوئي. تم تسجيل ما يقدر بمليون حدث نيوترينو كل عام. جلست SciBooNE في نفس شعاع النيوترينو مثل MiniBooNE ولكن لديها قدرات تتبع دقيقة. تستخدم تجربة NOνA ، وتجربة MINOS المستخدمة ، شعاع Fermilab's NuMI (Neutrinos at the Main Injector) ، وهو شعاع مكثف من النيوترينوات ينتقل 455 ميلاً (732 كم) عبر الأرض إلى منجم سودان في مينيسوتا ونهر الرماد ، مينيسوتا ، موقع كاشف NOνA البعيد. في عام 2017 ، تم نقل تجربة النيوترينو ICARUS من CERN إلى Fermilab ، مع خطط لبدء التشغيل في عام 2020 ، كما يواصل Fermilab البحث في علم المعلومات الكمومية. أسست معهد Fermilab Quantum Institute في عام 2019. منذ عام 2020 ، أصبحت أيضًا موطنًا لمركز SQMS (علوم الكم والمواد فائقة التوصيل). المحاضرات والندوات العلمية ، والحفلات الموسيقية الكلاسيكية والمعاصرة ، والرقص الشعبي وصالات العرض الفنية. عادةً ما يكون الموقع مفتوحًا من الفجر حتى الغسق للزوار الذين يقدمون بطاقة هوية صالحة تحمل صورة ، على الرغم من إغلاقها مؤقتًا للجمهور منذ مارس 2020 بسبب جائحة COVID-19.
سمي Asteroid 11998 Fermilab على شرف المختبر.