stringtranslate.com

Вверх кварк

Верхний кварк или u-кварк (символ: u) — самый лёгкий из всех кварков , тип элементарной частицы и существенная 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 . Он является частью первого поколения материи, имеет электрический заряд + ⁠2/3⁠  e и голая масса2.2+0,5
−0,4 МэВ/ с2 . [1] Как и все кварки , верхний кварк является элементарным фермионом со спином ⁠1/2⁠ , и испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : гравитацию , электромагнетизм , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастицей верхнего кварка является верхний антикварк (иногда называемый антиверхним кварком или просто антиверхом ), который отличается от него только тем, что некоторые его свойства, такие как заряд , имеют одинаковую величину, но противоположный знак .

Его существование (наряду с существованием нижнего и странного кварков ) было постулировано в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения схемы классификации адронов Восьмеричного Пути . Верхний кварк был впервые обнаружен в экспериментах в Стэнфордском центре линейных ускорителей в 1968 году.

История

В начале физики элементарных частиц (первая половина 20-го века) считалось , что адроны, такие как протоны , нейтроны и пионы, являются 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 каждой из них были неясны до 1961 года, когда Мюррей Гелл-Манн [2] и Ювал Нееман [3] (независимо друг от друга) предложили схему классификации адронов, названную Восьмеричным путем , или, выражаясь более техническими терминами, симметрией аромата SU(3) .

Эта схема классификации организовала адроны в изоспиновые мультиплеты , но физическая основа, стоящая за ней, все еще была неясна. В 1964 году Гелл-Манн [4] и Джордж Цвейг [5] [6] (независимо друг от друга) предложили кварковую модель , которая тогда состояла только из верхних, нижних и странных кварков . [7] Однако, хотя кварковая модель объясняла Восьмеричный Путь, прямых доказательств существования кварков не было найдено до 1968 года в Стэнфордском линейном ускорительном центре . [8] [9] 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 ). [10]

Сначала люди не хотели описывать эти три тела как кварки, предпочитая вместо этого описание партонов Ричарда Фейнмана , [ 11] [12] [13] но со временем теория кварков была принята (см. Ноябрьская революция ). [14]

Масса

Несмотря на то, что он чрезвычайно распространен, чистая масса верхнего кварка не определена точно, но, вероятно, лежит в пределах от 1,8 до3,0  МэВ/ c2 . [ 15] Расчеты КХД на решетке дают более точное значение:2,01 ± 0,14  МэВ/ с2 . [ 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 верхних кварков настолько мала, что ее невозможно напрямую вычислить, поскольку необходимо учитывать релятивистские эффекты.

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. ^ М. Гелл-Манн (2000) [1964]. "Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия". В М. Гелл-Манн, И. Нееман (ред.). Восьмеричный путь . Westview Press . стр. 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. ^ 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". Nuclear Physics . 26 (2): 222–229. Bibcode :1961NucPh..26..222N. doi :10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  4. ^ М. Гелл-Манн (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Physics Letters . 8 (3): 214–215. Bibcode :1964PhL.....8..214G. doi :10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
  5. ^ Г. Цвейг (1964). «Модель SU(3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение». Cern-Th-401 . doi :10.17181/CERN-TH-401.
  6. ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU(3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение: II". Cern-Th-412 . doi :10.17181/CERN-TH-412.
  7. ^ B. Carithers, P. Grannis (1995). "Открытие топ-кварка" (PDF) . Beam Line . 25 (3): 4–16 . Получено 2008-09-23 .
  8. ^ Bloom, ED; Coward, D.; Destaebler, H.; Drees, J.; Miller, G.; Mo, L.; Taylor, R.; Breidenbach, M.; 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 .
  9. ^ M. Breidenbach; Friedman, J.; Kendall, H.; Bloom, E.; Coward, D.; Destaebler, H.; Drees, J.; Mo, L.; Taylor, R.; 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.
  10. ^ JI Friedman. "Дорога к Нобелевской премии". Университет Хюэ . Архивировано из оригинала 25-12-2008 . Получено 29-09-2008 .
  11. ^ RP Feynman (1969). "Very High-Energy Collisions of Hadrons" (PDF) . Physical Review Letters . 23 (24): 1415–1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415.
  12. ^ S. Kretzer; Lai, H.; Olness, Fredrick; Tung, W.; et al. (2004). "CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects". Physical Review D. 69 ( 11): 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K. doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  13. ^ DJ Griffiths (1987). Введение в элементарные частицы . John Wiley & Sons . стр. 42. ISBN 978-0-471-60386-3.
  14. ^ ME Peskin, DV Schroeder (1995). Введение в квантовую теорию поля . Addison–Wesley . стр. 556. ISBN 978-0-201-50397-5.
  15. ^ J. Beringer ( Particle Data Group ); et al. (2012). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'" (PDF) . Particle Data Group . Получено 21.02.2013 .
  16. ^ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). «Масса общего кварка наконец-то определена». Science Magazine.

Дальнейшее чтение