Каковы современные представления об устройстве микромира? Кем была введена кварковая модель? Как топ-кварк связан с бозоном Хиггса? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Эдуард Боос.

Глюоны ответственны за сильные взаимодействя, а фотоны, W- и Z-бозоны — за электрослабые. Кварки и лептоны образуют три поколения по два кварка и два лептона в каждом. В первое поколение входят u- и d-кварки, электрон и электронное нейтрино. Второе поколение представлено c- и s-кварками, мюоном и мюонным нейтрино. В последнее третье поколение входят топ- и b-кварки, тау-лептон и тау-нейтрино. Все эти лептоны и кварки обнаружены экспериментально, и многие их свойства уже известны. Тор-кварк, последний из обнаруженных, является самой тяжелой из всех открытых до сих пор элементарных частиц. Теория, которая описывает такой микромир из взаимодействующих кварков, лептонов и бозонов, называется Стандарной моделью.

В природе топ-кварк просто так не существует. Это крайне нестабильная частица, время жизни которой примерно несколько единиц на 10 в минус 25-й степени секунды. Нам даже трудно себе представить такое маленькое время. Топ-кварк существовал в первые мгновения после возникновения нашей Вселенной во время Большого взрыва, но очень быстро распадался. Но в лабораторных условиях его можно создать искусственно, если получить соответствующую энергию, при которой процесс его рождения может происходить. И это, в частности, впервые было достигнуто на коллайдере Теватрон, который в сентябре 2011 года закончил свою работу.

В 2010–2011 годах во время, когда были набраны данные БАК в достаточном количестве, первая задача была снова обнаружить топ-кварк. Очень быстро топ-кварк был обнаружен и в парном, и в одиночном рождении. На Теватроне потребовалось примерно 13 дополнительных лет, чтобы обнаружить одиночное рождение, на БАК это было сделано очень быстро просто потому, что там больше вероятность рождения, лучше детекторы, и был использован богатый опыт поисков на Теватроне. Сейчас ведутся очень деликатные исследования по поиску отклонений в процессах с участием топ-кварка, в вероятностях рождения и в распределениях вторичных продуктов распада от того, что предсказывается Стандартной моделью. По этим отклонениям можно будет судить о том, есть или нет какие-то появления физики за рамками Стандартной модели в секторе топ-кварка. Эта работа практически только началась, и она очень интенсивно сейчас ведется несколькими группами на БАК. Активное участие в этих работах принимают российские специалисты.