stringtranslate.com

Странный кварк

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

Согласно IUPAP , символ s является официальным названием, в то время как «странный» следует рассматривать только как мнемоническое обозначение. [2] Название sideways также использовалось, поскольку s-кварк (а также остальные три кварка) имеет значение I 3 0, в то время как u («вверх») и d («вниз») кварки имеют значения + ⁠1/2⁠ и − ⁠1/2⁠ соответственно. [3]

Вместе с очарованным кварком он является частью второго поколения материи. Он имеет электрический заряд ⁠−+1/3⁠  e и голая масса95+9
−3 МэВ/ с2 . [1] Как и все кварки , странный кварк является элементарным фермионом со спином ⁠1/2⁠ , и 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 одинаковую величину, но противоположный знак .

Первая странная частица (частица, содержащая странный кварк) была открыта в 1947 году ( каоны ), но существование самого странного кварка (и верхних и нижних кварков ) было постулировано только в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения восьмеричной схемы классификации адронов . Первые доказательства существования кварков появились в 1968 году в экспериментах по глубокому неупругому рассеянию в Стэнфордском линейном ускорительном центре . Эти эксперименты подтвердили существование верхних и нижних кварков, и, как следствие, странных кварков, поскольку они требовались для объяснения восьмеричной схемы .

История

В начале физики элементарных частиц (первая половина 20-го века) считалось , что адроны, такие как протоны , нейтроны и пионы, являются 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 из них в 1950-х годах. Некоторые частицы были намного более долговечны, чем другие; большинство частиц распадались через сильное взаимодействие и имели время жизни около 10−23 секунд . Когда они распадались через слабое взаимодействие , 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
)) для объяснения «странности» долгоживущих частиц. Формула Гелл-Манна–Нисидзимы является результатом этих усилий по пониманию странных распадов.

Несмотря на их работу, отношения между каждой частицей и физической основой свойства странности оставались неясными. В 1961 году Гелл-Манн [7] и Ювал Нееман [8] независимо друг от друга предложили схему классификации адронов, называемую восьмеричным путем , также известную как симметрия аромата SU(3) . Она упорядочила адроны в изоспиновые мультиплеты . 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 кварковую модель , которая в то время состояла только из верхнего, нижнего и странного кварков. [12] Верхние и нижние кварки были носителями изоспина, в то время как странный кварк переносил странность. Хотя кварковая модель объясняла восьмеричный путь , прямых доказательств существования кварков не было найдено до 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей . [13] [14] Эксперименты по глубокому неупругому рассеянию показали, что протоны имеют субструктуру, и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (тем самым подтверждая кварковую модель ). [15]

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

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). «Обзор физики элементарных частиц». Physical Review D. 98 ( 3): 1–708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T. doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . PMID  10020536.
  2. ^ Коэн, Ричард Э.; Джакомо, Пьер. Символы, единицы, номенклатура и фундаментальные константы в физике (PDF) (ред. 2010 г.). IUPAP. стр. 12. Архивировано из оригинала (PDF) 18 марта 2015 г. Получено 25 марта 2017 г.
  3. ^ Макгерви, Джон Д. (1983). Введение в современную физику (второе изд.). Нью-Йорк: Academic Press. стр. 658. ISBN 978-0-12-483560-3. Получено 25 марта 2017 г. .
  4. ^ М. Гелл-Манн (1953). "Изотопический спин и новые нестабильные частицы" (PDF) . Physical Review . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G. doi : 10.1103/PhysRev.92.833.
  5. ^ Джонсон, Г. (2000). Странная красота: Мюррей Гелл-Манн и революция в физике двадцатого века. Random House . стр. 119. ISBN 978-0-679-43764-2. К концу лета ... [Гелл-Манн] закончил свою первую статью «Изотопический спин и любопытные частицы» и отправил ее в Physical Review . Редакторам не понравилось название, поэтому он изменил его на «Странные частицы». Они не согласились и на это — неважно, что почти все использовали этот термин — предложив вместо этого [ sic ] «Изотопический спин и новые нестабильные частицы».
  6. ^ Нисидзима, Казухико (1955). «Теория независимости заряда V-частиц». Progress of Theoretical Physics . 13 (3): 285. Bibcode :1955PThPh..13..285N. doi : 10.1143/PTP.13.285 .
  7. ^ Гелл-Манн, Мюррей (2000) [1964]. "Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия". В Ne'eman, Y. (ред.). Восьмеричный путь . Westview Press . стр. 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. ^ Y. Ne'eman (2000) [1964]. "Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности". В M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ред.). Восьмеричный путь . Westview Press . ISBN 978-0-7382-0299-0.
    Оригинал Y. Ne'eman (1961). "Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности". Ядерная физика . 26 (2): 222. Bibcode :1961NucPh..26..222N. doi :10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  9. ^ Гелл-Манн, Мюррей (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Physics Letters . 8 (3): 214–215. Bibcode : 1964PhL.....8..214G. doi : 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 нарушение: II». Отчет ЦЕРН № 8419/Th 8412 .
  12. ^ Carithers, B.; Grannis, P. (1995). "Открытие топ-кварка" (PDF) . Beam Line . 25 (3): 4–16 . Получено 23 сентября 2008 г. .
  13. ^ Bloom, ED; Coward, D.; et al. (1969). "Высокоэнергетическое неупругое e–p рассеяние при 6° и 10°". Physical Review Letters . 23 (16): 930–934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  14. ^ Breidenbach, M.; Friedman, J.; et al. (1969). «Наблюдаемое поведение высоконеупругого рассеяния электронов и протонов». Physical Review Letters . 23 (16): 935–939. Bibcode :1969PhRvL..23..935B. doi :10.1103/PhysRevLett.23.935. OSTI  1444731. S2CID  2575595.
  15. ^ Фридман, JI "Дорога к Нобелевской премии". Университет Хюэ . Архивировано из оригинала 25 декабря 2008 года . Получено 29 сентября 2008 года .
  16. ^ Фейнман, РП (1969). «Столкновения адронов при очень высоких энергиях» (PDF) . Physical Review Letters . 23 (24): 1415–1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415.
  17. ^ Кретцер, С.; Лай, Х.; и др. (2004). "CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects". Physical Review D. 69 ( 11): 114005. arXiv : hep-th/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K. doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  18. ^ Гриффитс, DJ (1987). Введение в элементарные частицы . John Wiley & Sons . стр. 42. ISBN 978-0-471-60386-3.
  19. ^ Пескин, ME; Шредер, DV (1995). Введение в квантовую теорию поля . Эддисон–Уэсли . стр. 556. ISBN 978-0-201-50397-5.

Дальнейшее чтение