b-кварк

b-кварк (синонимы: бо́ттом-кварк (англ. bottom), бью́ти-кварк (англ. beauty), преле́стный кварк, краси́вый кварк^[1]) — кварк с зарядом −⅓ e, принадлежащий к третьему поколению. Он является более лёгким членом слабого кваркового дублета третьего поколения, в который входит также значительно более тяжёлый t-кварк. Имеет массу 4,2−4,7 ГэВ (в зависимости от метода определения массы), почти в 5 раз тяжелее нуклона. Время жизни b-кварка составляет около 10⁻¹² с. Элементы матрицы Кабиббо — Кобаяси — Маскавы V_ub и V_cb, связывающие этот кварк с u- и c-кварком, малы (в связи с тем, что распад b-кварка, как самого лёгкого кварка третьего поколения, может происходить только с изменением поколения). Поэтому распады b-кварка легко идентифицируемы (его большая масса также облегчает экспериментальную идентификацию).

Существование третьего поколения кварков, включающего b- и t-кварки, было предсказано в 1973 году Макото Кобаяси и Тосихидэ Маскавой для объяснения явления нарушения CP-симметрии^[2].

Экспериментальное подтверждение данное предсказание получило в 1977 году в лаборатории Фермилаб коллаборацией Колумбия—Фермилаб—Стони Брук (эксперимент E288 по изучению протонных столкновений, руководитель — Леон Ледерман и др.): в этом эксперименте была открыта ипсилон-частица — векторный ϒ-мезон, образованный b-кварком и b-антикварком. Почти сразу же последовало открытие возбуждённых состояний системы $b{\overline {b}}$ : мезонных резонансов ϒ $'$ , ϒ $''$ и ϒ $'''$ ^[3]^[4].

Процессы, происходящие с участием b-кварка, носят жаргонное название «B-физика». Поскольку распады b-кварка в кварки более лёгкого аромата сильно подавлены и происходят в основном через слабые взаимодействия, то в системах, содержащих эту частицу, наблюдаются многие интересные процессы — в частности, нарушение CP-чётности, осцилляции нейтральных B-мезонов, процессы с вкладом петлевых («пингвинных», англ. penguin diagram, и «ящичных», англ. box diagram) диаграмм. Многие исследования в области B-физики в 2000-е годы выполнены в экспериментах BaBar (Станфордский центр линейного ускорителя, США) и Belle (KEK, Япония).