b-кварк (від англ. bottom — дно, або beauty — краса) — одна з фундаментальних частинок у рамках теорії кварків та Стандартної моделі. Для b-кварка характерне особливе квантове число (аромат) — краса. Подібно до інших кварків b-кварк — ферміон зі спіном 1/2. Він бере участь у всіх типах фундаментальних взаємодій, має електричний заряд -1/3. Разом із t-кварком b-кварк входить до третього покоління фундаментальних частинок. Античастинка b-кварка називається b-антикварком.
b-кварк (боттом-кварк, бьюті-кварк, чарівний кварк) | |
Склад: | Фундаментальна частинка |
---|---|
Родина: | ферміони |
Група: | кварки |
Покоління: | третє |
взаємодії: | сильна, слабка, електромагнітна, гравітаційна |
Частинка: | b-кварк |
Античастинка: | b-антикварк (b) |
Відкрита: | Співпраця Колумбія — Фермілаб — Стоні Брук (експеримент E288, Леон Ледерман та ін.), 1977 |
Символ: | b |
Число типів: | 3 |
Маса: | 4,67+ 0,18 − 0,06 ГеВ/c2 (1S-маса; може відрізнятися для інших визначень маси) |
Час життя: | ~10−12 с |
Електричний заряд: | −⅓ e |
Кольоровий заряд: | r, g, b |
Спін: | ½ |
Існування b-кварка теоретично передбачили Кобаясі Макото та Масукава Тосіхіде у 1973, намагаючись пояснити порушення CP-інваріантності. Назву bottom запропонував у 1974 . Експериментально b-кварк відкрила група під керівництвом Леона Макса Ледермана 1977 року в Фермілабі в ході . Кобаясі та Масукава отримали Нобелівську премію за 2008.
Історія відкриття
Існування третього покоління кварків, яке включало b- і t-кварки, було передбачено у 1973 році Макото Кобаясі і Тосіхіде Масукава для пояснення явища порушення CP-інваріантності.
Експериментальне підтвердження це явище отримало в у лабораторії Фермілаб співтовариством Колумбія—Фермілаб—університет в Стоуні Брук (експеримент E288 по вивченню протонних зіткнень, керівник проекту — Леон Ледерман та ін.): в цьому експерименті була відкрита Іпсилон-частинка — -ϒмезон, який утворений b-кварком та b-антикварком. Майже відразу сталося відкриття збуджених станів системи : мезонних резонансів ϒ
, ϒ
і ϒ
.
Процеси, які відбуваються з участю b-кварка, носять жаргонну назву «B-фізика». Оскільки розпади b-кварка у кварки більш легкого аромату сильно пригніченні і відбуваються в основному через слабку взаємодію, то в системах, які містять цю частинку, спостерігається багато цікавих процесів — зокрема, порушення CP-інваріантності, осциляції нейтральних B-мезонів, процеси із внеском петльових «пінгвінних» і [en] діаграм. Багато дослідів в області B-фізики в 2000-і роки виконані в експериментах (, США) і Belle (KEK, Японія). Зараз головним експериментом, що досліджує адрони, що містять b-кварк є LHCb.
Адрони, які містять b-кварк
- Іпсилон-мезон (ϒ-мезон, боттомоній) містить b-кварк і b-антикварк.
- B±-, B0-мезони містять b-кварк і кварк (або антикварк) першого покоління (u- або d-кварк).
-мезони містять b-кварк і s-кварк.
-мезони містять b-кварк і c-кварк.
- Баріони, які містять b-кварк і два більш легких кварка (
і т. д.).
Частинка | Кварковий склад | Маса, Mc2 (МеВ) | Час життя або ширина | Спін-парність, ізоспін JP(I) | Основні моди розпаду |
---|---|---|---|---|---|
B±,
|
| 5279 | 1.6·10−12 c | 0-(1/2) | D0+ін, D*+ін |
0-(1/2) | ν+ін, D++ін, D*+ін | ||||
ϒ | 9460 | 53 кеВ | 1-(0) | τ+τ−, e+e−, μ+μ− |
В таблиці приведені маси, квантові числа, ширини деяких частинок, які мають в своєму складі або
кварки.
B-кварки і Нова фізика
Одна з цілей експериментів на Великому адронному колайдері — пошук відхилень від Стандартної моделі. Деякі з таких відхилень пов'язані з процесами народження і розпаду b-кварків, а саме:
- Надрідкісний розпад B-мезона і Bs-мезона на мюон-антимюонну пару відбувається в 3,7 разів частіше, ніж передбачає модель. Наразі, статистична значущість цього відхилення складає 2,2σ
- Значні відхилення від Стандартної моделі у розпаді b-кварка на s-кварк і мюон-антимюонну пару. Для цього каналу їх значущість досягає 3,6σ.
- Порушення лептонної універсальності — відношення ймовірностей розпаду з утворенням мюон-антимюонної пари і електрон-позитронної пари має бути близьким до одиниці, тоді як експерименти показують, що воно є суттєво нижчим.
Примітки
- Индурайн Ф. . Квантовая хромодинамика. Введение в теорию кварков и глюонов. — Москва : Мир, 1986.
- Пескин М., Шрёдер Д. . Введение в квантовую теорию поля. — Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2001. — С. 784. — . — С. 681.
- Храмов Юрій Олексійович . Физики: Биографический справочник. 2-е изд. — Москва : Наука, 1983. — С. 400. — С. 389.
- Намбу Йоїтіро. . Кварки. — Москва : Мир, 1984. — 225 с. — С. 129.
- Распад Bs-мезона на мюон-антимюонную пару [ 2 липня 2017 у Wayback Machine.](рос.)
- Распад b-кварка на s-кварк и мюоны [ 2 липня 2017 у Wayback Machine.](рос.)
- Нарушение лептонной универсальности в распаде B+→K+ll [ 2 липня 2017 у Wayback Machine.](рос.)
Посилання
- Зведена таблиця характеристик кварків на сайті Particle Data Group. [Архівовано 19 березня 2012 у WebCite](англ.)
- http://pdg.lbl.gov/2011/listings/rpp2011-list-b-quark.pdf [ 1 лютого 2017 у Wayback Machine.](англ.)
- Стаття про історію відкриття B-кварка на сайті Фермілаб [ 24 серпня 2017 у Wayback Machine.](англ.)
- Классификация адронов [ 3 березня 2014 у Wayback Machine.] на сайті [ru](рос.)
- Красивые частицы, b-кварк [ 3 березня 2014 у Wayback Machine.] на сайті «nuclphys.sinp.msu.ru»(рос.)
- L. Lederman (1978). The Upsilon Particle. Scientific American. 239 (4): 72. doi:10.1038/scientificamerican1078-72.
- R. Nave. . . , Department of Physics and Astronomy. Архів оригіналу за 27 квітня 2020. Процитовано 29 червня 2008.
- A. Pickering (1984). Constructing Quarks. University of Chicago Press. с. 114—125. ISBN .
- J. Yoh (1997). (PDF). Proceedings of Twenty Beautiful Years of Bottom Physics. Фермілаб. Архів оригіналу (PDF) за 8 серпня 2018. Процитовано 24 липня 2009.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
b kvark vid angl bottom dno abo beauty krasa odna z fundamentalnih chastinok u ramkah teoriyi kvarkiv ta Standartnoyi modeli Dlya b kvarka harakterne osoblive kvantove chislo aromat krasa Podibno do inshih kvarkiv b kvark fermion zi spinom 1 2 Vin bere uchast u vsih tipah fundamentalnih vzayemodij maye elektrichnij zaryad 1 3 Razom iz t kvarkom b kvark vhodit do tretogo pokolinnya fundamentalnih chastinok Antichastinka b kvarka nazivayetsya b antikvarkom b kvark bottom kvark byuti kvark charivnij kvark Sklad Fundamentalna chastinkaRodina fermioniGrupa kvarkiPokolinnya tretyevzayemodiyi silna slabka elektromagnitna gravitacijnaChastinka b kvarkAntichastinka b antikvark b Vidkrita Spivpracya Kolumbiya Fermilab Stoni Bruk eksperiment E288 Leon Lederman ta in 1977Simvol bChislo tipiv 3Masa 4 67 0 18 0 06 GeV c2 1S masa mozhe vidriznyatisya dlya inshih viznachen masi Chas zhittya 10 12 sElektrichnij zaryad eKolorovij zaryad r g bSpin Isnuvannya b kvarka teoretichno peredbachili Kobayasi Makoto ta Masukava Tosihide u 1973 namagayuchis poyasniti porushennya CP invariantnosti Nazvu bottom zaproponuvav u 1974 Eksperimentalno b kvark vidkrila grupa pid kerivnictvom Leona Maksa Ledermana 1977 roku v Fermilabi v hodi Kobayasi ta Masukava otrimali Nobelivsku premiyu za 2008 Istoriya vidkrittyaIsnuvannya tretogo pokolinnya kvarkiv yake vklyuchalo b i t kvarki bulo peredbacheno u 1973 roci Makoto Kobayasi i Tosihide Masukava dlya poyasnennya yavisha porushennya CP invariantnosti Eksperimentalne pidtverdzhennya ce yavishe otrimalo v u laboratoriyi Fermilab spivtovaristvom Kolumbiya Fermilab universitet v Stouni Bruk eksperiment E288 po vivchennyu protonnih zitknen kerivnik proektu Leon Lederman ta in v comu eksperimenti bula vidkrita Ipsilon chastinka ϒ mezon yakij utvorenij b kvarkom ta b antikvarkom Majzhe vidrazu stalosya vidkrittya zbudzhenih staniv sistemi b b displaystyle b overline b mezonnih rezonansiv ϒ displaystyle ϒ displaystyle i ϒ displaystyle Procesi yaki vidbuvayutsya z uchastyu b kvarka nosyat zhargonnu nazvu B fizika Oskilki rozpadi b kvarka u kvarki bilsh legkogo aromatu silno prignichenni i vidbuvayutsya v osnovnomu cherez slabku vzayemodiyu to v sistemah yaki mistyat cyu chastinku sposterigayetsya bagato cikavih procesiv zokrema porushennya CP invariantnosti oscilyaciyi nejtralnih B mezoniv procesi iz vneskom petlovih pingvinnih i en diagram Bagato doslidiv v oblasti B fiziki v 2000 i roki vikonani v eksperimentah SShA i Belle KEK Yaponiya Zaraz golovnim eksperimentom sho doslidzhuye adroni sho mistyat b kvark ye LHCb Adroni yaki mistyat b kvarkIpsilon mezon ϒ mezon bottomonij mistit b kvark i b antikvark B B0 mezoni mistyat b kvark i kvark abo antikvark pershogo pokolinnya u abo d kvark B s 0 displaystyle B s 0 mezoni mistyat b kvark i s kvark B c displaystyle B c pm mezoni mistyat b kvark i c kvark Barioni yaki mistyat b kvark i dva bilsh legkih kvarka L b 0 displaystyle Lambda b 0 i t d Chastinka Kvarkovij sklad Masa Mc2 MeV Chas zhittya abo shirina Spin parnist izospin JP I Osnovni modi rozpadu B B 0 displaystyle B 0 B 0 displaystyle overline B 0 u b displaystyle u overline b b u displaystyle b overline u d b displaystyle d overline b b d displaystyle b overline d 5279 1 6 10 12 c 0 1 2 D0 in D in 0 1 2 n in D in D in ϒ b b displaystyle b overline b 9460 53 keV 1 0 t t e e m m V tablici privedeni masi kvantovi chisla shirini deyakih chastinok yaki mayut v svoyemu skladi b displaystyle b abo b displaystyle overline b kvarki B kvarki i Nova fizikaOdna z cilej eksperimentiv na Velikomu adronnomu kolajderi poshuk vidhilen vid Standartnoyi modeli Deyaki z takih vidhilen pov yazani z procesami narodzhennya i rozpadu b kvarkiv a same Nadridkisnij rozpad B mezona i Bs mezona na myuon antimyuonnu paru vidbuvayetsya v 3 7 raziv chastishe nizh peredbachaye model Narazi statistichna znachushist cogo vidhilennya skladaye 2 2s Znachni vidhilennya vid Standartnoyi modeli u rozpadi b kvarka na s kvark i myuon antimyuonnu paru Dlya cogo kanalu yih znachushist dosyagaye 3 6s Porushennya leptonnoyi universalnosti vidnoshennya jmovirnostej rozpadu z utvorennyam myuon antimyuonnoyi pari i elektron pozitronnoyi pari maye buti blizkim do odinici todi yak eksperimenti pokazuyut sho vono ye suttyevo nizhchim PrimitkiIndurajn F Kvantovaya hromodinamika Vvedenie v teoriyu kvarkov i glyuonov Moskva Mir 1986 Peskin M Shryoder D Vvedenie v kvantovuyu teoriyu polya Izhevsk NIC Regulyarnaya i haotichnaya dinamika 2001 S 784 ISBN 5 93972 083 8 S 681 Hramov Yurij Oleksijovich Fiziki Biograficheskij spravochnik 2 e izd Moskva Nauka 1983 S 400 S 389 Nambu Joyitiro Kvarki Moskva Mir 1984 225 s S 129 Raspad Bs mezona na myuon antimyuonnuyu paru 2 lipnya 2017 u Wayback Machine ros Raspad b kvarka na s kvark i myuony 2 lipnya 2017 u Wayback Machine ros Narushenie leptonnoj universalnosti v raspade B K ll 2 lipnya 2017 u Wayback Machine ros PosilannyaZvedena tablicya harakteristik kvarkiv na sajti Particle Data Group Arhivovano 19 bereznya 2012 u WebCite angl http pdg lbl gov 2011 listings rpp2011 list b quark pdf 1 lyutogo 2017 u Wayback Machine angl Stattya pro istoriyu vidkrittya B kvarka na sajti Fermilab 24 serpnya 2017 u Wayback Machine angl Klassifikaciya adronov 3 bereznya 2014 u Wayback Machine na sajti ru ros Krasivye chasticy b kvark 3 bereznya 2014 u Wayback Machine na sajti nuclphys sinp msu ru ros L Lederman 1978 The Upsilon Particle Scientific American 239 4 72 doi 10 1038 scientificamerican1078 72 R Nave Department of Physics and Astronomy Arhiv originalu za 27 kvitnya 2020 Procitovano 29 chervnya 2008 A Pickering 1984 Constructing Quarks University of Chicago Press s 114 125 ISBN 0 226 66799 5 J Yoh 1997 PDF Proceedings of Twenty Beautiful Years of Bottom Physics Fermilab Arhiv originalu PDF za 8 serpnya 2018 Procitovano 24 lipnya 2009