t-кварк

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
t-кварк (истинный кварк, топ-кварк) (t)
Состав фундаментальная частица
Семья Фермион
Группа Кварк
Поколение Третье
Участвует во взаимодействиях
гравитационное
Кол-во типов 3
Масса 173,1 ± 0,6
ГэВ/c2[1]
Время жизни ~5⋅10−25 с[2]
Ширина распада 1,41+0,19
−0,15 ГэВ[3]
Каналы распада W+b
Обнаружена коллаборации
1994
Квантовые числа
Электрический заряд +2/3
e
Цветовой заряд r, g, b
Спин ½
ħ
Ароматы в физике элементарных частиц
Ароматы
Чётность
Квантовые числа
Заряды
Комбинации
См. также

t-кварк (сокращение от топ-кварк

поколению
.

Свойства

Имея массу 173,2 ± 0,7

ГэВ/c2[3], t-кварк является наиболее массивным среди всех частиц Стандартной Модели; его масса близка к массе ядра рения[6]. Время жизни t-кварка составляет около 5×10−25 секунды[7], на порядок меньше временно́й шкалы сильного взаимодействия (≈3×10−24 секунды). Ввиду короткого времени жизни он не успевает после возникновения адронизоваться (стать частью адрона
) и ведёт себя как «голый» кварк; таким образом, не существует адронов, содержащих валентный t-кварк (виртуальные t-кварки, строго говоря, присутствуют в любом адроне).

Распадается почти всегда на

лептона (электрона или мюона) и соответствующего нейтрино. Распад с вылетом тяжёлого τ-лептона пока не наблюдался с достаточно значимой статистикой. Электромагнитные каналы распада подавлены (радиационный распад в более лёгкие u- или c-кварк по реакциям t → γu, t → γc не обнаружен, экспериментальная вероятность таких реакций менее 0,6 %). Аналогичные слабые реакции с вылетом вместо фотона Z-бозона (t → Z0u, t → Z0c) предсказаны, но достоверно пока не наблюдались (вероятность менее 14 %). Распад t-кварка за счёт сильного взаимодействия запрещён, поскольку сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат
.

Истинный кварк ввиду большой массы и близкой к единице константе связи Юкавы для этой частицы ( где v = 246 ГэВ —

вакуумное среднее поля Хиггса) сильно влияет на ряд наблюдаемых величин, обусловленных электрослабым взаимодействием, вследствие участия t-кварка в квантовых петлевых поправках Стандартной Модели. В частности, пока неизвестно, стабилен ли вакуум Стандартной Модели или возможен его спонтанный распад из-за того, что «бегущая» (зависящая от энергии) константа самодействия поля Хиггса λH при высоких энергиях становится меньше её значения при нулевой энергии. λH существенно зависит (через вклад в вакуумные петлевые поправки) от массы t-кварка, однако точность измерений mt (около 0,37 % на 2017 год) пока не позволяет решить вопрос о стабильности вакуума[2]
.

История открытия

Поиски t-кварка продолжались около 20 лет

коллаборациями CDF[9] и D0[10]. Бо́льшая часть экспериментальных данных была накоплена в течение 1994 года. Статьи, заявляющие об открытии, были направлены в журнал Physical Review Letters коллаборациями CDF и D0 26 февраля 1995 года. Содержание статей не разглашалось до момента официального объявления об открытии, которое состоялось на семинаре в Фермилабе 2 марта 1995 года, одновременно с публикацией обеих работ[2]
.

До запуска Большого адронного коллайдера Тэватрон был единственным в мире экспериментальным комплексом, где могла родиться пара t-кварков. Энергия сталкивающейся протон-антипротонной пары в системе центра масс на этом ускорителе равна 1,96 ТэВ. При такой энергии пары t-кварк + t-антикварк рождаются с сечением около 7 пикобарн, что совпадает с предсказанием Стандартной Модели (6,7—7,5 пикобарн для массы t-кварка 175 ГэВ/c2).

Открытие t-кварка, многие свойства которого были предсказаны Стандартной Моделью, окончательно подтвердило реальность кварков[11].

Примечания

  1. ↑ A REVIEW GOES HERE – Check our WWW List of Reviews t-Quark Mass (Direct Measurements). Дата обращения: 27 февраля 2018. Архивировано 28 марта 2018 года.
  2. ↑
    doi:10.3367/UFNr.0185.201512a.1241. Архивировано
    20 декабря 2016 года.
  3. ↑ 1 2 [https://web.archive.org/web/20161201063552/http://pdg.lbl.gov/2016/listings/rpp2016-list-t-quark.pdf Архивная копия от 1 декабря 2016 на Wayback Machine Архивная копия от 1 декабря 2016 на Wayback Machine Сводная таблица свойств t-кварка на сайте Particle Data Group (2016).] Архивная копия от 1 декабря 2016 на Wayback Machine (англ.)
  4. ↑ FAQ: Топ-кварк 7 фактов о наиболее массивной частице Стандартной модели. Дата обращения: 8 мая 2014. Архивировано 8 мая 2014 года.
  5. ↑ Harry Potter and the Methods of Rationality, Chapter 8: Positive Bias.....Line 11. www.hpmor.com. Дата обращения: 2 октября 2019. Архивировано 13 октября 2019 года.
  6. ↑ Elert, Glenn Quantum Chromodynamics. The Physics Hypertextbook. Дата обращения: 23 марта 2019. Архивировано 23 марта 2019 года.
  7. doi:10.1140/epjc/s2006-02631-6. — Bibcode: 2006EPJC...48..835Q. Архивировано
    16 октября 2019 года.
  8. ↑ Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup. Дата обращения: 27 мая 2009. Архивировано 26 августа 2009 года.
  9. doi:10.1103/PhysRevLett.74.2626. — Bibcode: 1995PhRvL..74.2626A. — PMID 10057978
    .
  10. doi:10.1103/PhysRevLett.74.2422. — Bibcode: 1995PhRvL..74.2422A
    .
  11. Лента.Ру (28 июня 2012). Дата обращения: 26 января 2014. Архивировано
    4 января 2014 года.

Литература

Ссылки