Нижний кварк

Нижний кварк
Состав	элементарная частица
Статистика	фермионный
Семья	кварк
Поколение	третий
Взаимодействия	сильный , слабый , электромагнитный , гравитационный
Символ	; б ;
Античастица	нижний антикварк ( ; б ; )
Теоретический	Макото Кобаяси и Тошихидэ Маскава (1973)
Обнаруженный	Леон М. Ледерман и др. (1977)
Масса	4.18 +0.04 ; −0,03 ГэВ/ c 2 ( МС схема ) ; 4.65 +0.03 ; −0,03 ГэВ/ c 2 ( схема 1С )
Распадается на	очаровательный кварк или ; верхний кварк
Электрический заряд	− ⁠ 1 / 3 ⁠ e
Цветовой заряд	да
Вращаться	⁠ 1 / 2 ⁠ ħ
Слабый изоспин	ЛХ : ⁠− + 1 / 2 ⁠ , правая рука : 0
Слабый гиперзаряд	ЛХ : ⁠ 1 / 3 ⁠ , правая : ⁠− + 2 / 3 ⁠

Нижний кварк , кварк красоты , или b-кварк , является элементарной частицей третьего поколения . Это тяжелый кварк с зарядом — ⁠ 1 / 3 ⁠ e .

Все кварки одинаково описываются электрослабым взаимодействием и квантовой хромодинамикой , но нижний кварк имеет исключительно низкие скорости перехода к кваркам с меньшей массой. Нижний кварк также примечателен тем, что он является продуктом почти всех распадов верхних кварков и частым продуктом распада бозона Хиггса .

Имя и история

Нижний кварк был впервые описан теоретически в 1973 году физиками Макото Кобаяши и Тошихидэ Маскава для объяснения CP-нарушения . ^[1] Название «дно» было введено в 1975 году Хаимом Харари . ^[5]^[6]

Доказательства существования нижнего кварка были впервые получены в 1977 году экспериментальной группой Fermilab E288 под руководством Леона М. Ледермана , когда в результате столкновений протонов и нуклонов боттомоний распался на пары мюонов . ^[2]^[7]^[8] Открытие было подтверждено примерно год спустя коллаборациями PLUTO и DASP2 на электрон-позитронном коллайдере DORIS в DESY . ^[9]^[10] Тогда сообщалось, что ученые DESY отдают предпочтение названию «красота», тогда как американские ученые склоняются к «дну». ^[10]

Кобаяши и Маскава получили Нобелевскую премию по физике 2008 года за объяснение CP-нарушения. ^[11]^[12]

Хотя иногда используется название «красота», преобладающим стало слово «низ» по аналогии между «верхом» и «низом» и «вверхом» и «низом» . ^{[ нужна ссылка ]}

Отличительный персонаж

нижнего кварка «Голая» масса составляет около 4,18 ГэВ/ с. ²^[3] – чуть более чем в четыре раза больше массы протона и на много порядков больше, чем обычные «легкие» кварки.

или в него Хотя он почти всегда переходит из верхнего кварка , нижний кварк может распадаться либо на верхний кварк , либо на очаровательный кварк посредством слабого взаимодействия . матрицы СКМ Элементы $Vub$ ₁₀ и $Vcb$ _~ задают скорости, при которых оба этих распада подавляются, что делает время жизни большинства донных частиц ( ⁻¹² s) несколько длиннее, чем у очарованных частиц (~10 ⁻¹³ с), но короче, чем у странных частиц (от ~10 ⁻¹⁰ до ~10 ⁻⁸ с). ^[13]

Сочетание высокой массы и низкой скорости перехода придает экспериментальным побочным продуктам столкновений , содержащим нижний кварк, характерную сигнатуру, которая позволяет относительно легко идентифицировать их с помощью метода, называемого « B-метка ». По этой причине мезоны , содержащие нижний кварк, исключительно долгоживущие для своей массы, и их легче всего использовать для исследования CP-нарушения . Подобные эксперименты проводятся на экспериментах BaBar , Belle и LHCb .

Адроны, содержащие нижние кварки

Некоторые из адронов, содержащих нижние кварки, включают:

B-мезоны содержат нижний кварк (или его античастицу ) и верхний или нижний кварк .
Б
_с и
Б
_s- мезоны содержат нижний кварк, а также очаровательный или странный кварк соответственно.
Существует множество состояний боттомония , например
ϒ
мезон и χ _b (3P) — первая частица, открытая на БАК . Они состоят из нижнего кварка и его античастицы.
Нижние барионы наблюдались и названы по аналогии со странными барионами (например,
л ⁰
_б ).

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Кобаяши, М.; Маскава, Т. (1973). «CP-нарушение в перенормируемой теории слабого взаимодействия» . Успехи теоретической физики . 49 (2): 652–657. Бибкод : 1973PThPh..49..652K . дои : 10.1143/PTP.49.652 . hdl : 2433/66179 .
^ Jump up to: ^а ^б «Открытия в Фермилабе – открытие нижнего кварка» (пресс-релиз). Фермилаб . 7 августа 1977 года . Проверено 24 июля 2009 г.
^ Jump up to: ^а ^б М. Танабаши и др. (Группа данных о частицах) (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Физический обзор D . 98 (3): 030001. Бибкод : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 .
^ 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 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 мая 2013 года . Проверено 18 декабря 2012 г.
^ Харари, Х. (1975). «Новая кварковая модель адронов». Буквы по физике Б. 57 (3): 265–269. Бибкод : 1975PhLB...57..265H . дои : 10.1016/0370-2693(75)90072-6 .
^ Стейли, К.В. (2004). Доказательства существования высшего кварка . Издательство Кембриджского университета . стр. 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2 .
^ Ледерман, LM (2005). «Бортовой журнал: Нижний Кварк» . Журнал «Симметрия» . 2 (8). Архивировано из оригинала 4 октября 2006 года.
^ Херб, Юго-Запад; Хом, Д.; Ледерман, Л.; Сенс, Дж.; Снайдер, Х.; Йо, Дж .; Аппель, Дж.; Браун, Б.; Браун, К.; Иннес, В.; Уэно, К.; Яманучи, Т.; Ито, А.; Йостлейн, Х.; Каплан, Д.; Кефарт, Р.; и др. (1977). «Наблюдение димюонного резонанса при энергии 9,5 ГэВ в протон-ядерных столкновениях с энергией 400 ГэВ» . Письма о физических отзывах . 39 (5): 252. Бибкод : 1977PhRvL..39..252H . дои : 10.1103/PhysRevLett.39.252 . ОСТИ 1155396 .
^ Г. Флюгге (1978). «Спектроскопия частиц» . Материалы 19-й Международной конференции по физике высоких энергий (Токио) : 793–810.
^ Jump up to: ^а ^б Артур Л. Робинсон (1978). «Физика элементарных частиц: новые данные из Германии о пятом кварке». Наука . 200 (4345): 1033–1034. Бибкод : 1978Sci...200.1033R . дои : 10.1126/science.200.4345.1033 .
^ Лекция Макото Кобаяши, Нобелевская премия по физике 2008 г.
^ Лекция Тосихидэ Маскавы, Нобелевская премия по физике 2008 г.
^ Нейв, ЧР (ред.). «Преобразование ароматов кварков слабым взаимодействием» . Кафедра физики и астрономии. Гиперфизика . Атланта, Джорджия: Университет штата Джорджия.

Дальнейшее чтение

Л. Ледерман (1978). «Частица Ипсилон». Научный американец . 239 (4): 72–81. Бибкод : 1978SciAm.239d..72L . дои : 10.1038/scientificamerican1078-72 .
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 .
Дж. Йо (1997). Открытие b-кварка в Фермилабе в 1977 году: история координатора эксперимента (PDF) . Труды двадцати прекрасных лет физики дна. Материалы конференции AIP. Том. 424. стр. 29–42. Бибкод : 1998AIPC..424...29Y . дои : 10.1063/1.55114 .
Стоун, Шелдон (1994). B Decays (2-е изд.). Сиракузский университет : World Scientific . дои : 10.1142/1441 . ISBN 978-981-02-0708-3 . OCLC 636743000 .

Внешние ссылки

История открытия нижнего кварка / ипсилон-мезона. Архивировано 24 августа 2017 года на Wayback Machine.

[KM-1] Jump up to: ^а ^б Кобаяши, М.; Маскава, Т. (1973). «CP-нарушение в перенормируемой теории слабого взаимодействия» . Успехи теоретической физики . 49 (2): 652–657. Бибкод : 1973PThPh..49..652K . дои : 10.1143/PTP.49.652 . hdl : 2433/66179 .

[FermiPress1977-2] Jump up to: ^а ^б «Открытия в Фермилабе – открытие нижнего кварка» (пресс-релиз). Фермилаб . 7 августа 1977 года . Проверено 24 июля 2009 г.

[PDG2018-3] Jump up to: ^а ^б М. Танабаши и др. (Группа данных о частицах) (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Физический обзор D . 98 (3): 030001. Бибкод : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 .

[PDG2012-4] 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 . Архивировано из оригинала (PDF) 12 мая 2013 года . Проверено 18 декабря 2012 г.

[5] Харари, Х. (1975). «Новая кварковая модель адронов». Буквы по физике Б. 57 (3): 265–269. Бибкод : 1975PhLB...57..265H . дои : 10.1016/0370-2693(75)90072-6 .

[6] Стейли, К.В. (2004). Доказательства существования высшего кварка . Издательство Кембриджского университета . стр. 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2 .

[7] Ледерман, LM (2005). «Бортовой журнал: Нижний Кварк» . Журнал «Симметрия» . 2 (8). Архивировано из оригинала 4 октября 2006 года.

[8] Херб, Юго-Запад; Хом, Д.; Ледерман, Л.; Сенс, Дж.; Снайдер, Х.; Йо, Дж .; Аппель, Дж.; Браун, Б.; Браун, К.; Иннес, В.; Уэно, К.; Яманучи, Т.; Ито, А.; Йостлейн, Х.; Каплан, Д.; Кефарт, Р.; и др. (1977). «Наблюдение димюонного резонанса при энергии 9,5 ГэВ в протон-ядерных столкновениях с энергией 400 ГэВ» . Письма о физических отзывах . 39 (5): 252. Бибкод : 1977PhRvL..39..252H . дои : 10.1103/PhysRevLett.39.252 . ОСТИ 1155396 .

[9] Г. Флюгге (1978). «Спектроскопия частиц» . Материалы 19-й Международной конференции по физике высоких энергий (Токио) : 793–810.

[science1978-10] Jump up to: ^а ^б Артур Л. Робинсон (1978). «Физика элементарных частиц: новые данные из Германии о пятом кварке». Наука . 200 (4345): 1033–1034. Бибкод : 1978Sci...200.1033R . дои : 10.1126/science.200.4345.1033 .

[11] Лекция Макото Кобаяши, Нобелевская премия по физике 2008 г.

[12] Лекция Тосихидэ Маскавы, Нобелевская премия по физике 2008 г.

[13] Нейв, ЧР (ред.). «Преобразование ароматов кварков слабым взаимодействием» . Кафедра физики и астрономии. Гиперфизика . Атланта, Джорджия: Университет штата Джорджия.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]