Вниз кварки или d - кварк (символ: г) является вторым легким из всех кварков , типа элементарной частицы , и основная составляющая материи . Вместе с верхним кварком он образует нейтроны (один верхний кварк, два нижних кварка) и протоны (два верхних кварка, один нижний кварк) атомных ядер . Он является частью материи первого поколения , имеет электрический заряд - 1/3 е и голая масса из4,7+0,5
-0,3 МэВ / c 2 . [1] Как и все кварки , нижний кварк является элементарным фермионом со спином 1/2, и испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : гравитацию , электромагнетизм , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастица пуха кварка является вниз антикварковой (иногда называемым antidown кварка или просто antidown ), который отличается от него только в том , что некоторые его свойствах имеют равную величину , но противоположный знак .
Состав | Элементарная частица |
---|---|
Статистика | Фермионный |
Поколение | Первый |
Взаимодействия | сильная , слабая , электромагнитная сила , гравитация |
Символ | d |
Античастица | Пух антикварк ( d ) |
Теоретически | Мюррей Гелл-Манн (1964) Джордж Цвейг (1964) |
Обнаруженный | SLAC (1968 г.) |
Масса | 4,7+0,5 -0,3 МэВ / c 2 [1] |
Распадается на | Стабильный или Up-кварк + Электрон + Электрон-антинейтрино |
Электрический заряд | -1/3 е |
Цвет заряда | да |
Вращение | 1/2 |
Слабый изоспин | LH : - 1/2, RH : 0 |
Слабый гиперзаряд | LH : 1/3, RH : - 2/3 |
Его существование (вместе с восходящими и странными кварками ) было постулировано в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения схемы классификации адронов Восьмеричного Пути . Впервые нижний кварк был обнаружен в экспериментах в Стэнфордском центре линейных ускорителей в 1968 году.
История
В начале физики элементарных частиц (первая половина 20 века) адроны, такие как протоны , нейтроны и пионы, считались элементарными частицами . Однако с открытием новых адронов « зоопарк частиц » вырос с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Взаимосвязь между каждым из них была неясной до 1961 года, когда Мюррей Гелл-Манн [2] и Юваль Нееман [3] (независимо друг от друга) предложили схему классификации адронов, названную Восьмеричным путем , или в более технических терминах, SU (3) симметрия аромата .
Эта классификационная схема организовала адроны в изоспиновые мультиплеты , но физическая основа, лежащая в основе этого, все еще была неясна. В 1964 году Гелл-Манн [4] и Джордж Цвейг [5] [6] (независимо друг от друга) предложили кварковую модель , в то время состоящую только из верхних , нижних и странных кварков. [7] Однако, хотя кварковая модель объясняла Восьмеричный путь, никаких прямых доказательств существования кварков до 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей не было найдено . [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 , чтобы определить три тела как кварки, предпочитая вместо Ричарда Фейнман «s партонное описание, [11] [12] [13] , но с течением времени теории кварков стало принято (см Ноябрьской революции ). [14]
Масса
Несмотря на то, что голая масса нижнего кварка является чрезвычайно распространенной, она не определена должным образом, но, вероятно, находится в диапазоне от 4,5 до5,3 МэВ / c 2 . [15] Расчеты КХД на решетке дают более точное значение:4,79 ± 0,16 МэВ / c 2 . [16]
При обнаружении в мезонах (частицы, состоящие из одного кварка и одного антикварка ) или барионов (частицы, состоящие из трех кварков), «эффективная масса» (или «одетая» масса) кварков становится больше из-за энергии связи, вызванной глюонным полем. между кварками (см. эквивалентность массы и энергии ). Например, эффективная масса даун-кварков в протоне составляет около300 МэВ / c 2 . Поскольку чистая масса нижних кварков настолько мала, ее нельзя напрямую вычислить, поскольку необходимо учитывать релятивистские эффекты.
Смотрите также
- Вверх кварк
- Изоспин
- Кварковая модель
Рекомендации
- ^ а б М. Танабаши и др. (Группа данных по частицам) (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Physical Review D . 98 (3): 1–708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103 / PhysRevD.98.030001 . PMID 10020536 .
- ^ М. Гелл-Манн (2000) [1964]. «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». В M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). Восьмеричный путь . Westview Press . п. 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 . - ^ Ю. Нееман (2000) [1964]. «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». В M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). Восьмеричный путь . Westview Press . ISBN 978-0-7382-0299-0.
Оригинал Ю. Нееман (1961). «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». Ядерная физика . 26 (2): 222–229. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016 / 0029-5582 (61) 90134-1 . - ^ М. Гелл-Манн (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике . 8 (3): 214–215. Bibcode : 1964PhL ..... 8..214G . DOI : 10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3 .
- ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение". Отчет ЦЕРН № 8181 / Th 8419 .
- ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II". Отчет ЦЕРН № 8419 / Th 8412 .
- ^ Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие верхнего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 .
- ^ ЭД Блум; и другие. (1969). «Неупругое e - p рассеяние высоких энергий при 6 ° и 10 °» . Письма с физическим обзором . 23 (16): 930–934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.23.930 .
- ^ М. Брейденбах; и другие. (1969). «Наблюдаемое поведение сильно неупругого рассеяния электронов на протонах». Письма с физическим обзором . 23 (16): 935–939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.23.935 . ОСТИ 1444731 . S2CID 2575595 .
- ^ Дж. И. Фридман. «Дорога к Нобелевской премии» . Университет Хюэ . Архивировано из оригинала на 2008-12-25 . Проверено 29 сентября 2008 .
- ^ Р.П. Фейнман (1969). "Столкновения адронов очень высоких энергий" (PDF) . Письма с физическим обзором . 23 (24): 1415–1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.23.1415 .
- ^ С. Крецер; Х. Лай; Ф. Олнесс; В. Тунг (2004). «Партонные распределения CTEQ6 с масс-эффектами тяжелых кварков». Physical Review D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph / 0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103 / PhysRevD.69.114005 . S2CID 119379329 .
- ^ Ди-джей Гриффитс (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Вили и сыновья . п. 42 . ISBN 978-0-471-60386-3.
- ^ М.Е. Пескин, Д.В. Шредер (1995). Введение в квантовую теорию поля . Аддисон-Уэсли . п. 556 . ISBN 978-0-201-50397-5.
- ^ Дж. Берингер; и другие. ( Группа данных по частицам ) (2013). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t ', Free) ' " (PDF) . Группа данных по частицам . Проверено 23 июля 2013 .
- ^ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). "Масса обычного кварка, наконец, прибита" . Научный журнал. Архивировано из оригинала на 2012-03-06.
дальнейшее чтение
- А. Али, Г. Крамер; Крамер (2011). «СТРУИ и КХД: исторический обзор открытия кварковых и глюонных струй и их влияния на КХД». Европейский физический журнал H . 36 (2): 245. arXiv : 1012.2288 . Bibcode : 2011EPJH ... 36..245A . DOI : 10.1140 / epjh / e2011-10047-1 . S2CID 54062126 .
- R. Nave. «Кварки» . Гиперфизика . Государственный университет Джорджии , факультет физики и астрономии . Проверено 29 июня 2008 .
- А. Пикеринг (1984). Построение кварков . Издательство Чикагского университета . С. 114–125. ISBN 978-0-226-66799-7.