stringtranslate.com

Верхний кварк

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 иголая масса2.2+0,5
−0,4
 МэВ/ c 2
. [1] Как и все кварки , ап-кварк представляет собой элементарный фермион со спином 1/2и испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : гравитацию , электромагнетизм , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастицей ап-кварка является ап-антикварк ( иногда называемый антиуп-кварком или просто антиуп ), который отличается от него только тем, 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 схемы классификации адронов Восьмеричного пути . Впервые ап-кварк был обнаружен в экспериментах Стэнфордского центра линейных ускорителей в 1968 году.

История

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. Взаимоотношения 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, выражаясь более техническим языком, SU . (3) симметрия вкуса .

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, никаких 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 неохотно описывали три тела как кварки, вместо этого предпочитая партонное описание Ричарда Фейнмана [ 11] [12] [13] , но со временем теория кварков стала общепринятой (см. « Ноябрьская революция »). [14]

Масса

Несмотря на то, что ап-кварк чрезвычайно распространен, чистая масса ап-кварка точно не определена, но, вероятно, лежит между 1,8 и 1,8.3,0  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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб 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.
  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.
  5. ^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение». ЦЕРН-Т-401 .
  6. ^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II». ЦЕРН-Т-412 .
  7. ^ Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие высшего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 г.
  8. ^ Блум, ЭД; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Миллер, Г.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; Брайденбах, М.; и другие. (1969). «Высокоэнергетическое неупругое e-p-рассеяние под углами 6 ° и 10 °». Письма о физических отзывах . 23 (16): 930–934. Бибкод : 1969PhRvL..23..930B. дои : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  9. ^ М. Брайденбах; Фридман Дж.; Кендалл, Х.; Блум, Э.; Кауард, Д.; Дестейблер, Х.; Дрис, Дж.; Мо, Л.; Тейлор, Р.; и другие. (1969). «Наблюдаемое поведение высоконеупругого электрон-протонного рассеяния». Письма о физических отзывах . 23 (16): 935–939. Бибкод : 1969PhRvL..23..935B. doi : 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. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415.
  12. ^ С. Кретцер; Лай, Х.; Олнесс, Фредрик; Тунг, В.; и другие. (2004). «Распределение партонов CTEQ6 с массовыми эффектами тяжелых кварков». Физический обзор D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Бибкод : 2004PhRvD..69k4005K. doi :10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  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. ИСБН 978-0-201-50397-5.
  15. ^ Дж. Берингер ( Группа данных о частицах ); и другие. (2012). «Сводка частиц PDGLive 'Кварки (u, d, s, c, b, t, b', t', свободные)'» (PDF) . Группа данных о частицах . Проверено 21 февраля 2013 г.
  16. ^ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). «Наконец-то определена масса общего кварка». Научный журнал.

дальнейшее чтение