T kvarg

t -kvark(förkortning avtoppkvark [4] ,eng. topkvark) ellersann kvark(eng. sanningskvark [5] ) är enkvarkmed en laddning på +(2/3) e , tillhörande tredjegenerationen.

Egenskaper

Med en massa på 173,2 ± 0,7 GeV / c 2 [3] är t -kvarken den mest massiva av alla partiklar i standardmodellen ; dess massa är nära massan av rheniumkärnan [6] . Livslängden för t -kvarken är cirka 5×10 −25 sekunder [7] , en storleksordning mindre än tidsskalan för den starka interaktionen (≈3×10 −24 sekunder). På grund av den korta livslängden hinner den inte hadronisera efter uppkomsten (bli en del av hadronen ) och beter sig som en "naken" kvarg; sålunda finns det inga hadroner som innehåller en valens t -quark (virtuella t -kvarkar, strängt taget, finns närvarande i någon hadron).

Förfaller nästan alltid till b -quark och W - boson ( svagt sönderfall ) [8] ; cirka 9% av sönderfallen sker med utstrålning av en lätt laddad lepton ( elektron eller myon ) och motsvarande neutrino . Sönderfall med emission av en tung τ -lepton har ännu inte observerats med tillräckligt signifikant statistik. Elektromagnetiska sönderfallskanaler undertrycks ( strålningssönderfall till lättare u- eller c -kvarkar genom reaktionerna t  →  γ u , t  → γ c upptäcktes inte , den experimentella sannolikheten för sådana reaktioner är mindre än 0,6%). Liknande svaga reaktioner med emission av en Z -boson istället för en foton ( t  →  Z 0 u , t  →  Z 0 c ) har förutspåtts, men har ännu inte observerats tillförlitligt (sannolikheten är mindre än 14%). Förfallet av t -kvarken på grund av den starka interaktionen är förbjuden, eftersom starka interaktioner ( gluonutbyte ) kan ändra färgen på kvarken , men inte ändra dess smak .

Toppkvarken, på grund av sin stora massa och nära enhet Yukawa-kopplingskonstant för denna partikel ( där v = 246 GeV  är vakuumförväntningsvärdet för Higgsfältet ), påverkar starkt ett antal observerbara storheter på grund av den elektrosvaga interaktionen, pga. till deltagandet av t -kvarken i standardmodellens kvantloopkorrigeringar. Särskilt är det ännu inte känt om vakuumet i standardmodellen är stabilt eller om det spontant avtar på grund av att den "löpande" (energiberoende) Higgs självverkanskonstanten λ H vid höga energier blir mindre än dess värde vid noll energi. λ H beror signifikant (genom bidraget till vakuumslingornas korrigeringar) på massan av toppkvarken, men mätnoggrannheten för m t (cirka 0,37 % för 2017) tillåter oss ännu inte att lösa problemet med vakuumstabilitet [ 2] .

Upptäcktshistorik

Sökandet efter toppkvarken fortsatte i cirka 20 år [2] . Det upptäcktes 1994-1995 i experiment vid kollideraren Tevatron i det amerikanska laboratoriet Fermilab av CDF [9] och D0 [10] samarbeten . De flesta experimentella data ackumulerades under 1994. Dokument som tillkännager upptäckten skickades till Physical Review Letters av CDF- och D0-samarbetena den 26 februari 1995. Innehållet i tidningarna avslöjades inte förrän det officiella tillkännagivandet av upptäckten, som ägde rum vid ett seminarium i Fermilab den 2 mars 1995, samtidigt med publiceringen av båda tidningarna [2] .

Före lanseringen av Large Hadron Collider var Tevatron den enda experimentanläggningen i världen där ett par t -kvarkar kunde födas. Energin för ett kolliderande proton - antiprotonpar i masscentrumsystemet vid denna accelerator är 1,96 TeV. Vid denna energi produceras t -quark +  t -antiquark par med ett tvärsnitt av cirka 7 pico lador , vilket sammanfaller med förutsägelsen av standardmodellen (6,7–7,5 pico lador för en t -quark massa på 175 GeV/ c 2 ).

Upptäckten av t -kvarken, vars många egenskaper förutspåddes av standardmodellen, bekräftade slutligen kvarkarnas verklighet [11] .

Anteckningar

1. ↑ EN RECENSION GÅR HÄR - Kolla vår WWW-lista över recensioner t-Quark Mass (direkta mätningar) . Hämtad 27 februari 2018. Arkiverad från originalet 28 mars 2018. (obestämd)
2. ↑ 1 2 3 4 Boos E. E., Brandt O., Denisov D., Denisov S. P., Grannis P. Toppkvark (på 20-årsdagen av upptäckten)  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2015. - T. 185 . - S. 1241-1269 . - doi : 10.3367/UFNr.0185.201512a.1241 . (ryska)
3. ↑ 1 2 [https://web.archive.org/web/20161201063552/http://pdg.lbl.gov/2016/listings/rpp2016-list-t-quark.pdf Arkiverad 1 december 2016 på Wayback Machine Arkiverad 1 december 2016 i Wayback Machine Summary-tabellen över t -quark-egenskaper hos Particle Data Group (2016).  ]
4. ↑ FAQ: Top quark 7 fakta om den mest massiva partikeln i standardmodellen . Tillträdesdatum: 8 maj 2014. Arkiverad från originalet 8 maj 2014. (obestämd)
5. ↑ Harry Potter och rationalitetens metoder, kapitel 8: Positiv bias.....Linje 11 . www.hpmor.com . Hämtad 2 oktober 2019. Arkiverad från originalet 13 oktober 2019. (obestämd)
6. ↑ Elert, Glenn Quantum Chromodynamik . Hypertextboken i fysik . Hämtad 23 mars 2019. Arkiverad från originalet 23 mars 2019. (obestämd)
7. ↑ Quadt A. Top quark physics at hadron colliders  // European Physical  Journal C : journal. - 2006. - Vol. 48 , nr. 3 . - P. 835-1000 . - doi : 10.1140/epjc/s2006-02631-6 . - .
8. ↑ Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup . Tillträdesdatum: 27 maj 2009. Arkiverad från originalet 26 augusti 2009. (obestämd)
9. ↑ Abe F. et al . Observation av Top Quark Production i ppbar Collisions with Collider Detector at Fermilab  // Physical Review Letters  : journal  . - 1995. - Vol. 74 , nr. 14 . - P. 2626-2631 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.74.2626 . - . — PMID 10057978 .
10. ↑ Abachi S. et al . Sök efter High Mass Top Quark Production i ppbar Kollisioner vid s ½  = 1,8 TeV  // Physical Review Letters  : journal  . - 1995. - Vol. 74 , nr. 13 . - P. 2422-2426 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.74.2422 . - .
11. ↑ Varmare än solen. Instängdhet och kvarkarnas verklighet . Lenta.Ru (28 juni 2012). Tillträdesdatum: 26 januari 2014. Arkiverad från originalet 4 januari 2014. (obestämd)

Litteratur

• Boos E. E., Brandt O., Denisov D., Denisov S. P., Grannis P. Toppkvark (på 20-årsdagen av upptäckten)  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2015. - T. 185 . - S. 1241-1269 . - doi : 10.3367/UFNr.0185.201512a.1241 . (ryska)
• Andrea Giammanco. Single top kvarkproduktion vid LHC  // Recensioner i fysik  . - 2016. - Vol. 1. - S. 1-12. - doi : 10.1016/j.revip.2015.12.001 .
• Giorgio Cortiana. Top-quark mass measurements: Review and perspectives  // Reviews in Physics  . - 2016. - Vol. 1. - S. 60-76. - doi : 10.1016/j.revip.2016.04.001 .

Länkar

• Sammanfattningstabell över egenskaper för t -quark på webbplatsen Particle Data Group (2017)  (eng.)
• Komplett partikelegenskapsblad på Particle Data Groups  webbplats

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4185791-4