Верхний кварк

Верхний кварк
Состав	элементарная частица
Статистика	фермионный
Семья	кварк
Поколение	первый
Взаимодействия	сильный , слабый , электромагнитный , гравитационный
Символ	; в ;
Античастица	антикварк ( ; в ; )
Теоретический	Мюррей Гелл-Манн (1964) ; Джордж Цвейг (1964)
Обнаруженный	СЛАК (1968)
Масса	2.2 +0.5 ; −0,4 МэВ/ c 2
Распадается на	стабильный или нижний кварк + позитрон + электронное нейтрино
Электрический заряд	+ ⁠ 2 / 3 ⁠ e
Цветовой заряд	Да
Вращаться	⁠ 1 / 2 ⁠ ħ
Слабый изоспин	ЛХ : + ⁠ 1 / 2 ⁠ , правая : 0
Слабый гиперзаряд	ЛХ : + ⁠ 1 / 3 ⁠ , правая : + ⁠ 4 / 3 ⁠

Верхний кварк или u-кварк (обозначение: u) — самый легкий из всех кварков , разновидность элементарной частицы и важная составляющая материи . Он вместе с нижним кварком образует нейтроны (один верхний кварк, два нижних кварка) и протоны (два верхних кварка, один нижний кварк) атомных ядер . Является частью первого поколения материи, имеет электрический заряд + ⁠ 2/3 ⁠ е и голая масса 2,2 +0,5
−0,4 МэВ/ c ². ^[1] Как и все кварки , ап-кварк представляет собой элементарный фермион со спином. ⁠ 1/2 гравитацию ⁠ , испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : электромагнетизм , и , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастицей ), который отличается от него только тем , ап-кварка является ап-антикварк (иногда называемый антиуп-кварком или просто антиуп что некоторые его свойства, например заряд , имеют равную величину, но противоположный знак .

Его существование (наряду с существованием нижних и странных кварков ) было постулировано в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения Восьмеричного пути схемы классификации адронов . Впервые ап-кварк был обнаружен в экспериментах Стэнфордского центра линейных ускорителей в 1968 году.

История

На заре физики элементарных частиц (первая половина 20 века) адроны, такие как протоны , нейтроны и пионы, считались элементарными частицами . Однако по мере открытия новых адронов « зоопарк частиц » вырос с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Отношения между каждым из них были неясны до 1961 года, когда Мюррей Гелл-Манн ^[2] и Юваль Нееман ^[3] (независимо друг от друга) предложили схему классификации адронов, названную « Восьмеричным путем» , или, говоря более техническим языком, SU(3) ароматной симметрией .

Эта схема классификации организовала адроны в мультиплеты изоспина , но физическая основа, лежащая в ее основе, все еще была неясна. В 1964 году Гелл-Манн ^[4] и Джордж Цвейг ^[5]^[6] (независимо друг от друга) предложили кварковую модель , состоявшую тогда только из верхних, нижних и странных кварков . ^[7] Однако, хотя модель кварков объясняла Восьмеричный Путь, прямых доказательств существования кварков не было найдено до 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей . ^[8]^[9] Эксперименты по глубоконеупругому рассеянию показали, что у протонов есть субструктура, и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (подтверждая тем самым кварковую модель ). ^[10]

Поначалу люди не хотели описывать эти три тела как кварки, вместо этого предпочитая Ричарда Фейнмана : партонное описание ^[11]^[12]^[13] но со временем теория кварков стала общепринятой (см. «Ноябрьская революция» ). ^[14]

Масса

Несмотря на чрезвычайную распространенность, чистая масса ап-кварка точно не определена, но, вероятно, лежит между 1,8 и 3,0 МэВ/ c. ². ^[15] Расчеты решеточной КХД дают более точное значение: 2,01 ± 0,14 МэВ/ с. ². ^[16]

При обнаружении в мезонах (частицах, состоящих из одного кварка и одного антикварка ) или барионах (частицах, состоящих из трех кварков), «эффективная масса» (или «одетая» масса) кварков становится больше из-за энергии связи, вызванной глюонным полем. между каждым кварком (см. эквивалентность массы и энергии ). Голая масса ап-кварков настолько легка, что ее невозможно рассчитать напрямую, поскольку необходимо принимать во внимание релятивистские эффекты.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б М. Танабаши и др. (Группа данных о частицах) (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Физический обзор D . 98 (3): 1–708. Бибкод : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . ПМИД 10020536 .
^ М. Гелл-Манн (2000) [1964]. «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». В М. Гелл-Манне, Ю. Неемане (ред.). Восьмеричный путь . Вествью Пресс . п. 11. ISBN 978-0-7382-0299-0 .
Оригинал: М. Гелл-Манн (1961). «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». Отчет синхротронной лаборатории CTSL-20 . Калифорнийский технологический институт .
^ Ю. Нееман (2000) [1964]. «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». В М. Гелл-Манне, Ю. Неемане (ред.). Восьмеричный путь . Вествью Пресс . ISBN 978-0-7382-0299-0 .
Оригинал Ю. Нееман (1961). «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». Ядерная физика . 26 (2): 222–229. Бибкод : 1961NucPh..26..222N . дои : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
^ М. Гелл-Манн (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике . 8 (3): 214–215. Бибкод : 1964PhL.....8..214G . дои : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения» . ЦЕРН-Т-401 . doi : 10.17181/CERN-TH-401 .
^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II» . ЦЕРН-Т-412 . doi : 10.17181/CERN-TH-412 .
^ Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие высшего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 г.
^ Блум, Эд; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Миллер, Г.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; Брайденбах, М.; и др. (1969). «Высокоэнергетическое неупругое е - р- рассеяние на 6° и 10°» . Письма о физических отзывах . 23 (16): 930–934. Бибкод : 1969PhRvL..23..930B . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
^ М. Брайденбах; Фридман Дж.; Кендалл, Х.; Блум, Э.; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; и др. (1969). «Наблюдаемое поведение высоконеупругого электрон-протонного рассеяния». Письма о физических отзывах . 23 (16): 935–939. Бибкод : 1969PhRvL..23..935B . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . ОСТИ 1444731 . S2CID 2575595 .
^ Дж. И. Фридман. «Путь к Нобелевской премии» . Университет Хюэ . Архивировано из оригинала 25 декабря 2008 г. Проверено 29 сентября 2008 г.
^ Р. П. Фейнман (1969). «Столкновения адронов при очень высоких энергиях» (PDF) . Письма о физических отзывах . 23 (24): 1415–1417. Бибкод : 1969PhRvL..23.1415F . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .
^ С. Кретцер; Лай, Х.; Олнесс, Фредрик; Тунг, В.; и др. (2004). «Распределение партонов CTEQ6 с массовыми эффектами тяжелых кварков». Физический обзор D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Бибкод : 2004PhRvD..69k4005K . дои : 10.1103/PhysRevD.69.114005 . S2CID 119379329 .
^ DJ Гриффитс (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Уайли и сыновья . п. 42. ИСБН 978-0-471-60386-3 .
^ М. Е. Пескин, Д. В. Шредер (1995). Введение в квантовую теорию поля . Аддисон-Уэсли . п. 556 . ISBN 978-0-201-50397-5 .
^ Дж. Берингер ( Группа данных о частицах ); и др. (2012). «Сводка частиц PDGLive 'Кварки (u, d, s, c, b, t, b', t', свободные)' » (PDF) . Группа данных о частицах . Проверено 21 февраля 2013 г.
^ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). «Наконец-то определена масса обычного кварка» . Научный журнал.

Дальнейшее чтение

А. Али, Г. Крамер; Крамер (2011). «СТРУИ и КХД: исторический обзор открытия кварковых и глюонных струй и его влияние на КХД». Европейский физический журнал H . 36 (2): 245. arXiv : 1012.2288 . Бибкод : 2011EPJH...36..245A . дои : 10.1140/epjh/e2011-10047-1 . S2CID 54062126 .
Р. Нейв. «Кварки» . Гиперфизика . Государственный университет Джорджии , факультет физики и астрономии . Проверено 29 июня 2008 г.
А. Пикеринг (1984). Создание кварков . Издательство Чикагского университета . стр. 114–125. ISBN 978-0-226-66799-7 .

[PDG2018-1] Jump up to: ^а ^б М. Танабаши и др. (Группа данных о частицах) (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Физический обзор D . 98 (3): 1–708. Бибкод : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . ПМИД 10020536 .

[2] М. Гелл-Манн (2000) [1964]. «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». В М. Гелл-Манне, Ю. Неемане (ред.). Восьмеричный путь . Вествью Пресс . п. 11. ISBN 978-0-7382-0299-0 .
Оригинал: М. Гелл-Манн (1961). «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». Отчет синхротронной лаборатории CTSL-20 . Калифорнийский технологический институт .

[3] Ю. Нееман (2000) [1964]. «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». В М. Гелл-Манне, Ю. Неемане (ред.). Восьмеричный путь . Вествью Пресс . ISBN 978-0-7382-0299-0 .
Оригинал Ю. Нееман (1961). «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». Ядерная физика . 26 (2): 222–229. Бибкод : 1961NucPh..26..222N . дои : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .

[Gell-Man1964-4] М. Гелл-Манн (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике . 8 (3): 214–215. Бибкод : 1964PhL.....8..214G . дои : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .

[Zweig1964a-5] Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения» . ЦЕРН-Т-401 . doi : 10.17181/CERN-TH-401 .

[Zweig1964b-6] Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II» . ЦЕРН-Т-412 . doi : 10.17181/CERN-TH-412 .

[Carithers-7] Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие высшего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 г.

[Bloom-8] Блум, Эд; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Миллер, Г.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; Брайденбах, М.; и др. (1969). «Высокоэнергетическое неупругое е - р- рассеяние на 6° и 10°» . Письма о физических отзывах . 23 (16): 930–934. Бибкод : 1969PhRvL..23..930B . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .

[Breidenbach-9] М. Брайденбах; Фридман Дж.; Кендалл, Х.; Блум, Э.; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; и др. (1969). «Наблюдаемое поведение высоконеупругого электрон-протонного рассеяния». Письма о физических отзывах . 23 (16): 935–939. Бибкод : 1969PhRvL..23..935B . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . ОСТИ 1444731 . S2CID 2575595 .

[10] Дж. И. Фридман. «Путь к Нобелевской премии» . Университет Хюэ . Архивировано из оригинала 25 декабря 2008 г. Проверено 29 сентября 2008 г.

[11] Р. П. Фейнман (1969). «Столкновения адронов при очень высоких энергиях» (PDF) . Письма о физических отзывах . 23 (24): 1415–1417. Бибкод : 1969PhRvL..23.1415F . дои : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .

[12] С. Кретцер; Лай, Х.; Олнесс, Фредрик; Тунг, В.; и др. (2004). «Распределение партонов CTEQ6 с массовыми эффектами тяжелых кварков». Физический обзор D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Бибкод : 2004PhRvD..69k4005K . дои : 10.1103/PhysRevD.69.114005 . S2CID 119379329 .

[Griffiths-13] DJ Гриффитс (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Уайли и сыновья . п. 42. ИСБН 978-0-471-60386-3 .

[14] М. Е. Пескин, Д. В. Шредер (1995). Введение в квантовую теорию поля . Аддисон-Уэсли . п. 556 . ISBN 978-0-201-50397-5 .

[PDG2012-15] Дж. Берингер ( Группа данных о частицах ); и др. (2012). «Сводка частиц PDGLive 'Кварки (u, d, s, c, b, t, b', t', свободные)' » (PDF) . Группа данных о частицах . Проверено 21 февраля 2013 г.

[lqcd-16] Чо, Адриан (апрель 2010 г.). «Наконец-то определена масса обычного кварка» . Научный журнал.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]