LHCb observa el quark top por primera vez

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El detector LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) está diseñado de forma asimétrica para observar los fenómenos que ocurren en la dirección de los haces de protones (forward physics). Gracias a ello puede observar los mesones B que con alta probabilidad se emiten en dicha dirección. Sin embargo, observar otras partículas, como el quark top o el bosón de Higgs, es muy difícil (a diferencia de ATLAS y CMS). Se publica la primera observación del quark top en LHCb. Una gran noticia sin lugar a dudas.

La mayoría de los quark top que se producen en el LHC se desintegran vía el canal t → W b, con el bosón vectorial desintegrándose en un muón vía W → µν. En este canal el 75% de los sucesos son en la dirección hacia adelante, la que observa LHCb. Gracias a ello se ha podido realizar la detección en este detector de 21 metros de largo, 10 metros de alto y 13 metros de ancho diseñado para estudiar fenómenos raros asociados a hadrones formados por quarks tipo b (mesones B).

El artículo es LHCb collaboration, “First observation of top quark production in the forward region,” arXiv:1506.00903 [hep-ex]. Más detalles sobre la técnica usada en Rhorry Gauld, “Feasibility of top quark measurements at LHCb and constraints on the large-x gluon PDF,” Journal of High Energy Physics 2014: 126, Feb 2014, doi: 10.1007/JHEP02(2014)126, arXiv:1311.1810 [hep-ph].

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El detector LHCb está optimizado para operar con una pseudorrapidez (ángulo azimutal normalizado) en el rango 2 < η < 5, ideal para estudiar partículas con quarks bottom y charm. La desintegración t → W b → µ ν b se observa gracias a los muones de gran energía (mayor de 25 GeV) en el rango de pseudorrapidez 2,0 < η < 4,5. Usando una luminosidad integrada de 1,0 /fb de colisiones a 7 TeV c.m y 2,0 /fb de colisiones a 8 TeV c.m. se ha determinado una sección eficaz de producción de σ(top)[7 TeV] = 239 ± 53 (stat) ± 38 (syst) fb , y de σ(top)[8 TeV] = 289 ± 43 (stat) ± 46 (syst) fb. Estos resultados están en buen acuerdo con las predicciones del modelo estándar σ(top)[7 TeV] = 180 ± 51 fb, y σ(top)[8 TeV] = 312 ± 83 fb, calculados a NLO usando MCFM.


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