Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Вверх кварки
СоставЭлементарная частица
СтатистикаФермионный
ПоколениеПервый
Взаимодействиясильная , слабая , электромагнитная сила , гравитация
Символ
ты
АнтичастицаВверх антикварк (
ты
)
ТеоретическиМюррей Гелл-Манн (1964)
Джордж Цвейг (1964)
ОбнаруженныйSLAC (1968 г.)
Масса2.2+0,5
−0,4 МэВ / c 2 [1]
Распадается наСтабильный или нижний кварк + позитрон + электронное нейтрино
Электрический заряд+2/3 е
Цвет зарядада
Вращение1/2
Слабый изоспинLH : +1/2, RH : 0
Слабый гиперзарядLH : +1/3, RH : +4/3

Кварк или кварк (символ: и) является самым легким из всех кварков , типом элементарной частицы , и основная составляющая материи . Вместе с нижним кварком он образует нейтроны (один верхний кварк, два нижних кварка) и протоны (два верхних кварка, один нижний кварк) атомных ядер . Является частью материи первого поколения , имеет электрический заряд +2/3 е и голая масса из2.2+0,5
−0,4 МэВ / c 2 . [1] Как и все кварки , верхний кварк представляет собой элементарный фермион со спином 1/2, и испытывает все четыре фундаментальных взаимодействия : гравитацию , электромагнетизм , слабые взаимодействия и сильные взаимодействия . Античастица из кварка является до антикварковой (иногда называемый antiup кварк или просто antiup ), который отличается от него только в том , что некоторые из его свойств, такие как заряд имеет равную величину , но противоположный знак .

Его существование (наряду с нижними и странными кварками ) было постулировано в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом для объяснения восьмеричной классификации адронов . Вверх-кварк впервые был обнаружен в экспериментах в Стэнфордском центре линейных ускорителей в 1968 году.

История [ править ]

Стандартная модель в физике элементарных частиц
Up quarkCharm quarkTop quarkGluonHiggs bosonDown quarkStrange quarkBottom quarkPhotonElectronMuonTau (particle)Z bosonElectron neutrinoMuon neutrinoTau neutrinoW bosonStandard ModelFermionBosonQuarkLeptonScalar bosonGauge bosonVector bosonСтандартная модель элементарных частиц.svg
Элементарные частицы по стандартной модели
Задний план
Физика элементарных частиц
Стандартная модель
Квантовая теория поля
Калибровочная теория
Спонтанное нарушение симметрии
Механизм Хиггса
Избиратели
Электрослабое взаимодействие
Квантовая хромодинамика
Матрица СКМ
Стандартная модель Математика
Ограничения
Сильная проблема CP. Проблема
иерархии.
Осцилляции нейтрино.
Физика за пределами стандартной модели.
Ученые
Резерфорд  · Томсон  · Чедвик  · Боз  · Сударшан  · Кошиба  · Дэвис-младший  · Андерсон  · Ферми  · Дирак  · Фейнман  · Руббиа  · Гелл-Манн  · Кендалл  · Тейлор  · Фридман  · Пауэлл  · П.У. Андерсон  · Глэшоу  · Илиопулос  · Майани  · Меер  · Коуэн  · Намбу  · Чемберлен  · Кабиббо  · Шварц  · Перл  · Майорана  · Вайнберг  · Ли  · Уорд  · Салам  · Кобаяши  · Маскава  · Ян  · Юкава  · 'т Хофт  · Велтман  · Гросс  · Политцер  · Вильчек  · Кронин  · Фитч  · Флек  · Хиггс  · Энглерт  · Броут  · Хаген  · Гуральник  · Киббл  · Тинг  · Рихтер
  • v
  • т
  • е

В начале физики элементарных частиц (первая половина 20 века) адроны, такие как протоны , нейтроны и пионы, считались элементарными частицами . Однако по мере открытия новых адронов « зоопарк частиц » вырос с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Отношения между каждым из них были неясными до 1961 года, когда Мюррей Гелл-Манн [2] и Ювал Нееман [3] (независимо друг от друга) предложили схему классификации адронов, названную Восьмеричным путем , или, говоря более техническими терминами, 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 модель кварков объясняла Восьмеричный путь, никаких прямых доказательств существования кварков до 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей не было найдено . [8] [9] Глубоконеупругое рассеяниеэксперименты показали, что протоны имеют субструктуру, и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (таким образом подтверждая кварковую модель ). [10]

Сначала люди не хотели , чтобы описать три тела как кварки, предпочитая вместо этого Ричард Фейнман «s партонного описания, [11] [12] [13] , но с течением времени теории кварков стало принято (см Ноябрьской революции ). [14]

Масса [ править ]

Несмотря на то, что чистая масса верхнего кварка является чрезвычайно распространенной, она не определена должным образом, но, вероятно, находится в диапазоне от 1,8 до3,0  МэВ / c 2 . [15] Расчеты КХД на решетке дают более точное значение:2,01 ± 0,14  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 каждым кварком (см. эквивалентность массы и энергии ). Чистая масса ап-кварков настолько мала, что ее нельзя вычислить напрямую, потому что необходимо учитывать релятивистские эффекты.

См. Также [ править ]

  • Вниз кварк
  • Изоспин
  • Кварковая модель
  • Квантовая механика

Ссылки [ править ]

  1. ^ 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 . 
  2. ^ 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 .
  3. ^ Ю. Нееман (2000) [тысяча девятьсот шестьдесят-четырь]. «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. Неемана (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 .
  4. ^ 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 .
  5. ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение". Отчет ЦЕРН № 8181 / Th 8419 .
  6. ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушения: II". Отчет ЦЕРН № 8419 / Th 8412 .
  7. ^ Б. Carithers, П. Grannis (1995). «Открытие верхнего кварка» (PDF) . Линия луча . 25 (3): 4–16 . Проверено 23 сентября 2008 .
  8. ^ Блум, ED; Трус, Д .; Destaebler, H .; Drees, J .; Miller, G .; Mo, L .; Taylor, R .; Breidenbach, M .; 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 .
  9. ^ М. Брейденбах; Friedman, J .; Kendall, H .; Bloom, E .; Трус, Д .; Destaebler, H .; Drees, J .; Mo, L .; Taylor, R .; 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 . 
  10. ^ JI Фридман. «Дорога к Нобелевской премии» . Университет Хюэ . Архивировано из оригинала на 2008-12-25 . Проверено 29 сентября 2008 .
  11. ^ RP 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 .
  12. ^ С. Кретцер; Lai, H .; Олнесс, Фредрик; Tung, W .; и другие. (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 . 
  13. ↑ DJ Griffiths (1987). Введение в элементарные частицы . Джон Вили и сыновья . п. 42. ISBN 978-0-471-60386-3.
  14. ^ ME Пескин, DV Schroeder (1995). Введение в квантовую теорию поля . Аддисон-Уэсли . п. 556 . ISBN 978-0-201-50397-5.
  15. ^ Дж. Берингер ( Группа данных по частицам ); и другие. (2012). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t ', Free) ' " (PDF) . Группа данных по частицам . Проверено 21 февраля 2013 .
  16. ↑ Чо, Адриан (апрель 2010 г.). "Масса обычного кварка, наконец, прибита" . Научный журнал.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • А. Али, Г. Крамер; Крамер (2011). «JETS и QCD: исторический обзор открытия кварковых и глюонных струй и их влияние на QCD». 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.