stringtranslate.com

Странный кварк

Странный кварк или s-кварк (от его символа s) — третий по легкости из всех кварков , тип элементарной частицы . Странные кварки встречаются в субатомных частицах , называемых адронами . Примеры адронов, содержащих странные кварки, включают каоны (
К
), странные D-мезоны (
Д
с), сигма-барионы (
Σ
) и другие странные частицы .

Согласно IUPAP , символ s является официальным названием, а «странный» следует рассматривать только как мнемонику. [2] Название « вбок» также использовалось, потому что кварк s имеет значение I 3, равное 0, в то время как кварки u («верхний») и d («нижний») имеют значения +1/2и —1/2соответственно. [3]

Наряду с очаровательным кварком он входит в состав материи второго поколения . Он имеет электрический заряд —+1/3 е иголая масса95+9
−3 МэВ/ c 2 . [1] Как и все кварки , странный кварк представляет собой элементарный фермион со спином 1/2и испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : гравитацию , электромагнетизм , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастицей странного кварка является странный антикварк ( иногда называемый антистранным кварком или просто антистранным ), который отличается от него только тем, что некоторые его свойства имеют равную величину, но противоположный знак .

Первая странная частица (частица, содержащая странный кварк) была открыта в 1947 году ( каоны ), но существование самого странного кварка (а также верхнего и нижнего кварков ) было постулировано только в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем. Цвейгу объяснить восьмеричную схему классификации адронов . Первые доказательства существования кварков были получены в 1968 году в экспериментах по глубоконеупругому рассеянию в Стэнфордском центре линейных ускорителей . Эти эксперименты подтвердили существование верхних и нижних кварков, а также странных кварков, поскольку они были необходимы для объяснения восьмеричного пути .

История

На заре физики элементарных частиц (первая половина 20-го века) адроны , такие как протоны , нейтроны и пионы , считались элементарными частицами . Однако были открыты новые адроны, и « зоопарк частиц » вырос с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Некоторые частицы жили гораздо дольше других; большинство частиц распались в результате сильного взаимодействия и имели время жизни около 10–23 секунд . Когда они распадались в результате слабых взаимодействий , их время жизни составляло около 10–10 секунд . Изучая эти распады, Мюррей Гелл-Манн (в 1953 году) [4] [5] и Казухико Нисидзима (в 1955 году) [6] разработали концепцию странности (которую Нисидзима назвал эта-зарядом , в честь эта-мезона (
η
)) чтобы объяснить "странность" долгоживущих частиц. Формула Гелла -Манна-Нисидзимы является результатом этих попыток понять странные распады.

Несмотря на их работу, отношения между каждой частицей и физической основой свойства странности оставались неясными. В 1961 году Гелл-Манн [7] и Юваль Нееман [8] независимо друг от друга предложили схему классификации адронов, названную восьмеричным путем , также известную как ароматная симметрия SU(3) . Это упорядочило адроны в мультиплеты изоспина . Физическая основа как изоспина, так и странности была объяснена только в 1964 году, когда Гелл-Манн [9] и Джордж Цвейг [10] [11] независимо друг от друга предложили модель кварков , которая в то время состояла только из моделей вверх, вниз и странность. кварки. [12] Верхние и нижние кварки были носителями изоспина, а странный кварк нес странность. Хотя модель кварков объясняла восьмеричный путь , прямых доказательств существования кварков не было обнаружено до 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей . [13] [14] Эксперименты по глубоконеупругому рассеянию показали, что протоны имеют субструктуру, и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (таким образом подтверждая кварковую модель ). [15]

Сначала люди не хотели идентифицировать три тела как кварки, вместо этого предпочитая партонное описание Ричарда Фейнмана [ 16] [17] [18] , но со временем теория кварков стала общепринятой (см. Ноябрьская революция ). [19]

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. ^ Коэн, Ричард Э.; Джакомо, Пьер. Символы, единицы, номенклатура и фундаментальные константы в физике (PDF) (изд. 2010 г.). ИЮПАП. п. 12. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2015 года . Проверено 25 марта 2017 г.
  3. ^ МакГерви, Джон Д. (1983). Введение в современную физику (второе изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 658. ИСБН 978-0-12-483560-3. Проверено 25 марта 2017 г.
  4. ^ М. Гелл-Манн (1953). «Изотопический спин и новые нестабильные частицы» (PDF) . Физический обзор . 92 (3): 833. Бибкод : 1953PhRv...92..833G. doi : 10.1103/PhysRev.92.833.
  5. ^ Джонсон, Г. (2000). Странная красота: Мюррей Гелл-Манн и революция в физике двадцатого века. Случайный дом . п. 119. ИСБН 978-0-679-43764-2. К концу лета... [Гелл-Манн] завершил свою первую статью «Изотопический спин и любопытные частицы» и отправил ее в Physical Review . Редакторам не понравилось это название, поэтому он изменил его на «Странные частицы». Они тоже не пошли на это (не говоря уже о том, что почти все использовали этот термин), предложив вместо этого [ sic ] «изотопный спин и новые нестабильные частицы».
  6. ^ Нисидзима, Кадзухико (1955). «Теория независимости заряда V-частиц». Успехи теоретической физики . 13 (3): 285. Бибкод : 1955PThPh..13..285N. дои : 10.1143/PTP.13.285 .
  7. ^ Гелл-Манн, Мюррей (2000) [1964]. «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». В Неемане, Ю. (ред.). Восьмеричный путь . Вествью Пресс . п. 11. ISBN 978-0-7382-0299-0.
    Оригинал: Гелл-Манн, Мюррей (1961). «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». Калифорнийский технологический институт . Отчет синхротронной лаборатории CTSL-20.
  8. ^ 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. Бибкод : 1961NucPh..26..222N. дои : 10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  9. ^ Гелл-Манн, Мюррей (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.
  10. ^ Цвейг, Г. (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение». Отчет ЦЕРН № 8181/Th 8419 .
  11. ^ Цвейг, Г. (1964). «Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II». Отчет ЦЕРН № 8419/Th 8412 .
  12. ^ Каритерс, Б.; Граннис, П. (1995). «Открытие высшего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 г.
  13. ^ Блум, ЭД; Кауард, Д.; 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 .
  14. ^ Брайденбах, М.; Фридман Дж.; 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.
  15. ^ Фридман, Дж.И. «Дорога к Нобелевской премии». Университет Хюэ . Архивировано из оригинала 25 декабря 2008 года . Проверено 29 сентября 2008 г.
  16. ^ Фейнман, Р.П. (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.
  17. ^ Кретцер, С.; Лай, Х.; и другие. (2004). «Распределение партонов CTEQ6 с массовыми эффектами тяжелых кварков». Физический обзор D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-th/0307022 . Бибкод : 2004PhRvD..69k4005K. doi :10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  18. ^ Гриффитс, ди-джей (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Уайли и сыновья . п. 42. ИСБН 978-0-471-60386-3.
  19. ^ Пескин, Мэн; Шредер, Д.В. (1995). Введение в квантовую теорию поля . Аддисон-Уэсли . п. 556. ИСБН 978-0-201-50397-5.

дальнейшее чтение