Внутреннее очарование PDF и сравнение с моделями. Слева: чисто собственный (3FNS) результат (синий) с одним PDFU по сравнению с 4FNS PDF, который включает как собственный, так и радиационный компоненты, при Q =  m _c = 1,51 ГэВ (оранжевый). Чисто внутренний (3FNS) результат, полученный с использованием согласования N ³ LO, также показан (зеленым цветом). Справа: чисто внутренний (3FNS) окончательный результат с полной неопределенностью (PDFU + MHOU), с PDFU, обозначенным в виде темной заштрихованной полосы; предсказания исходной модели BHPS и более поздней модели мезонного/барионного облака также показаны для сравнения (пунктирная и штрих-пунктирная кривые соответственно). Кредит: Природа (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04998-2

Группа исследователей из коллаборации NNPDF нашла новые доказательства в поддержку теории «внутренних» очарованных кварков. В своей статье, опубликованной в журнале Nature, группа описывает, как они использовали модель машинного обучения для разработки структуры протона, а затем использовали ее для сравнения с результатами реальных столкновений в ускорителях частиц и что они узнали при этом. Рамона Фогт из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса опубликовала статью «Новости и мнения» в том же номере журнала, в которой рассказывается о работе команды над этим новым проектом. Nature также опубликовала подкаст, в котором Ник Петрич Хоу и Бенджамин Томпсон обсуждают работу, проделанную командой.

Предыдущие исследования с использованием ускорителей частиц показали, что протоны содержат кварки, удерживаемые вместе глюонами. Разумное количество свидетельств также показало, что существует по крайней мере два верхних кварка и один нижний кварк. Были также теории, предполагающие, что существует еще один, так называемый очарованный кварк, но существует мало реальных доказательств их существования. Однако это может измениться, поскольку исследователи этой новой попытки использовали новый подход, чтобы «доказать», что они существуют.

Они нашли доказательства того, что одна небольшая часть (0,5%) импульса протона исходит от очарованного кварка. Исследователи нашли это новое доказательство, используя модель машинного обучения для построения гипотетической структуры протона, включающей различные ароматы кварков и, конечно же, неуловимый очарованный кварк. Затем они запустили свою модель и сравнили характеристики модели с реальными данными, которые наблюдались при более чем 500 000 столкновений в ускорителях за последнее десятилетие.

Исследователи также обнаружили, что если у протона нет пары кварков очарование-антиочарование, то вероятность того, что они увидят результаты, полученные в их сравнениях, составляет всего 0,3%. И этот расчет привел к тому, что они придали своим результатам уровень достоверности 3 сигма — уровень, который обычно зарезервирован для уровней достоверности, обозначающих, что было обнаружено что-то интересное. Уровень 5 сигм необходим для того, чтобы сообщество физиков согласилось с тем, что открытие было сделано.