À procura de pares de quarks top produzidos em colisões de fotões no LHC
"A colaboração CMS acaba de enviar para publicação os resultados da primeira procura da chamada produção central exclusiva de pares de quarks top no LHC. O grupo LIP-CMS teve um papel de liderança nesta análise."
Os quarks top são abundantemente produzidos em pares no LHC. Os processos dominantes a estas energias são interacções fortes que envolvem um quark em cada protão inicial e resultam na produção de pares quark top - antiquark top (tt). No entanto, é também possível um mecanismo de produção diferente, no qual os dois protões permanecem intactos após a interação e se limitam a trocar fotões (ou, por outras palavras, interagem através da força electromagnética), sendo um par tt subsequentemente produzido na interação de fotões. Este processo, pp → pttp, chama-se produção central exclusiva.
Embora a produção central exclusiva de pares tt seja muito mais rara do que os modos de produção dominantes e a sua observação só deva ser possível no LHC de alta luminosidade, as contribuições de física para além do SM (por exemplo, a troca de outras partículas que ainda não conhecemos) poderiam aumentar a secção eficaz de produção, tornando o processo detectável com os dados recolhidos até agora.
A pesquisa agora concluída foi efectuada em colisões protão-protão a uma energia no centro de massa de 13 TeV. Os produtos de decaimento dos pares de quarks top foram reconstruídos utilizando o detector CMS central, enquanto os protões iniciais foram detectados no PPS (Precision Proton Spectrometer) the CMS-TOTEM, colocado perto do tubo do feixe a cerca de 200 metros do ponto de colisão. As observações são compatíveis com o que se esperava dos fundos do Modelo Padrão. Foi estabelecido um limite superior de 0,59 pb com um nível de confiança de 95%, válido para interacções de protões que perdem entre 2% e 20% do seu momento.
O grupo LIP-CMS teve um papel de liderança nesta análise, desenvolvida ao longo dos últimos anos. Os principais contribuidores foram os estudantes de pós-graduação do LIP/IST Matteo Pisano (actualmente a completar o seu doutoramento em processos exclusivos em CMS) e Beatriz Lopes (que completou a sua tese de mestrado também no grupo LIP-CMS e é agora estudante de doutoramento em DESY, Alemanha). O grupo tem responsabilidades importantes no detector PPS e contribuiu para publicações anteriores sobre pesquisas de processos exclusivos.
O artigo, agora enviado para publicação no Journal of High Energy Physics (JHEP), está disponível em: https://arxiv.org/abs/2310.11231