Dado que la masa del quark top es muy pesada, y por tanto también es muy grande su acoplamiento con el bosón de Higgs, una medida precisa de su valor es crucial para comprobar la validez del Modelo Estándar de la física de partículas. La estabilidad del propio campo de Higgs, por ejemplo, todavía no está establecida en la actualidad y una de las mayores fuentes de incertidumbre es el valor de la masa del top. 

Hoy por hoy las mejores medidas alcanzan precisiones de alrededor de 0,7 GeV, pero los métodos experimentales utilizados para obtenerlas se basan en reconstruir la masa invariante de sus productos de desintegración: son las llamadas medidas directas o medidas de la masa cinemática. Para capturar la compleja física de la producción y posterior desintegración del quark top, que incluye la generación de cascadas de partículas y la formación de hadrones a partir de los partones producidos, estos métodos recurren a generadores de eventos por Monte Carlo que simulan todo el proceso e indican cómo obtener los parámetros del modelo a partir del estado final observado. Desafortunadamente estos generadores de eventos incorporan las interacciones fuertes a bajas energías a través de modelos de hadronización, y en consecuencia la masa del top que arrojan no es una cantidad bien definida en QCD: no es una masa calculada en un esquema de renormalización concreto, y tampoco se trata de la masa "polo", que es la que se relaciona directamente con su acoplamiento al Higgs.

En términos prácticos esto significa que las determinaciones puramente cinemáticas de la masa del top conllevan una incertidumbre puramente teórica, que se ha estimado en alrededor de 1 GeV adicional, al interpretar la masa medida como la masa polo cuando en realidad se trata de un parámetro afectado por el tratamiento que los generadores Monte Carlo hacen de los procesos a bajas energías. Es, por lo tanto, crucial buscar nuevos métodos para medirla de manera bien definida en el marco de QCD.

Un método desarrollado en 2013 por un equipo de físicos experimentales del IFIC y teóricos de la Universidad de Humboldt en Berlín, de los laboratorios DESY y LBNL y de la Universidad de California en Berkeley promete ayudar en esta búsqueda. El procedimiento consiste en medir la sección eficaz diferencial normalizada de producción de eventos top-antitop + 1-jet en función de la inversa de la masa invariante del sistema; este observable es sensible al valor de la masa del top porque la radiación de gluones generada por el sistema depende precisamente de esa masa. De esta manera podemos medir la masa del top por un procedimiento que no es meramente cinemático y que permite incorporar parámetros de QCD bien definidos.

Utilizando este método y los datos registrados por el detector ATLAS durante el año 2011 el equipo del IFIC ha obtenido un valor para la masa polo del quark top con una incertidumbre total de 2.2 GeV, lo que supone la determinación más precisa de dicha masa hasta el momento y está en buen acuerdo con los valores anteriormente obtenidos y con los extraídos de las medidas cinemáticas. El grupo ya está trabajando en incorporar los datos recogidos por ATLAS a partir del año 2012, y con ellos confían en poder reducir la incertidumbre hasta el umbral de 1 GeV.

"A new observable to measure the top-quark mass at hadron colliders", S. Alioli, P. Fernández, J. Fuster, A. Irles, S. Moch, P. Uwer, M. Vos. Eur.Phys.J. C73 (2013) 2438, arXiv:1303.6415

"Determination of the top-quark pole mass using tt+1-jet events collected with the ATLAS experiment in 7 TeV pp collisions", ATLAS Collaboration. JHEP 10 (2015) 121, arXiv:1507.01769