Нижний кварк
| Состав | элементарная частица |
|---|---|
| Статистика | фермионный |
| Семья | кварк |
| Поколение | первый |
| Взаимодействия | сильный , слабый , электромагнитный , гравитационный |
| Символ | д |
| Античастица | вниз антикварк ( д ) |
| Теоретический | Мюррей Гелл-Манн (1964) Джордж Цвейг (1964) |
| Обнаруженный | СЛАК (1968) |
| Масса | 4.7 +0.5 −0,3 МэВ/ c 2 [1] |
| Распадается на | стабильный или верхний кварк + электрон + электронное антинейтрино |
| Электрический заряд | − 1 / 3 e |
| Цветовой заряд | Да |
| Вращаться | 1 / 2 ħ |
| Слабый изоспин | ЛХ : − 1 / 2 , правая : 0 |
| Слабый гиперзаряд | ЛХ : + 1 / 3 , правая рука : - 2 / 3 |
Нижний кварк (обозначение: d) — это тип элементарной частицы и основной компонент материи . Нижний кварк является вторым по лёгкости из всех кварков и в сочетании с другими кварками образует сложные частицы, называемые адронами . Нижние кварки чаще всего встречаются в атомных ядрах , где они соединяются с верхними кварками, образуя протоны и нейтроны . Протон состоит из одного нижнего кварка и двух верхних кварков, а нейтрон — из двух нижних кварков и одного верхнего кварка. Поскольку даун-кварки присутствуют в каждом известном атоме, они присутствуют во всех повседневных веществах, с которыми мы взаимодействуем.
Даун-кварк является частью первого поколения материи и имеет электрический заряд — 1/3 е и голая масса 4,7 +0,5
−0,3 МэВ/ c 2 . [1] Как и все кварки, даун-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 , даун-кварка является даун-антикварк (иногда называемый антидаун-кварком или просто антидауном что некоторые его свойства имеют равную величину, но противоположный знак .
Его существование (наряду с существованием верхних и странных кварков ) было постулировано в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения Восьмеричного пути схемы классификации адронов . Даун-кварк впервые наблюдался в экспериментах Стэнфордского центра линейных ускорителей в 1968 году.
История
[ редактировать ]
На заре физики элементарных частиц (первая половина 20-го 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 протоны имеют субструктуру и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (подтверждая тем самым кварковую модель). [10]
Сначала люди не хотели идентифицировать 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
[ редактировать ]Несмотря на то, что даун-кварк чрезвычайно распространен, чистая масса даун-кварка точно не определена, но, вероятно, лежит между 4,5 и 5,3 МэВ/ с. 2 . [15] Расчеты решеточной КХД дают более точное значение: 4,79 ± 0,16 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 кварками (см. эквивалентность массы и энергии ). Например, эффективная масса даун-кварков в протоне составляет около 300 МэВ/ с. 2 . Поскольку чистая масса даун-кварков настолько мала, ее невозможно рассчитать напрямую, поскольку необходимо принимать во внимание релятивистские эффекты:
Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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 нарушение». Отчет ЦЕРН № 8181/Th 8419 .
- ^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II». Отчет ЦЕРН № 8419/Th 8412 .
- ^ Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие высшего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 г.
- ^ ЭД Блум; 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; и др. (1969). «Наблюдаемое поведение высоконеупругого электрон-протонного рассеяния» (PDF) . 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; Х. Лай; Ф. Олнесс; В. Тунг (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 . ISBN 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. Беринджер; и др. ( Группа данных о частицах ) (2013). «Сводка частиц PDGLive 'Кварки (u, d, s, c, b, t, b', t', свободные)' » (PDF) . Группа данных о частицах . Проверено 23 июля 2013 г.
- ^ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). «Наконец-то определена масса обычного кварка» . Научный журнал. Архивировано из оригинала 06 марта 2012 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- 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 .
