t-кварк

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Пример случая возникновения и распада кварк-антикварковой пары t+t
t-кварк (истинный кварк, топ-кварк)
Символ t
Состав фундаментальная частица
Семья Фермион
Группа Кварк
Поколение Третье
Участвует во взаимодействиях сильное,
слабое,
электромагнитное,
гравитационное
Обнаружена коллаборации CDF и D0, 1994
Кол-во типов 3
Масса 173,21 ± 0,51 (стат.) ± 0,71 (сист.) ГэВ/c2[1]
Время жизни ~5·10−25 с[2]
Ширина распада 1,41+0,19
−0,15
ГэВ[1]
Каналы распада W+b
Квантовые числа
Электрический заряд +2/3 e
Цветной заряд r, g, b
Спин ½ ħ
  Аромат в физике элементарных частиц п о р
Ароматы и квантовые числа:

Комбинации:


См. также:

t-кварк (сокращение от топ-кварк[3], англ. top quark) или истинный кварк (англ. true quark) — кварк с зарядом +(2/3)e, принадлежащий к третьему поколению.

Свойства[править | править код]

Имея массу 173,2 ± 0,7 ГэВ/c²[1], t-кварк является наиболее массивным среди всех частиц Стандартной Модели; его масса близка к массе ядра рения. Время жизни t-кварка составляет около 5×10−25 секунды, на порядок меньше временно́й шкалы сильного взаимодействия (≈3×10−24 секунды). Ввиду короткого времени жизни он не успевает после возникновения адронизоваться (стать частью адрона) и ведёт себя как «голый» кварк; таким образом, не существует адронов, содержащих валентный t-кварк (виртуальные t-кварки, строго говоря, присутствуют в любом адроне).

Распадается почти всегда на b-кварк и W-бозон (слабый распад)[4]; около 9 % распадов происходят с излучением лёгкого заряженного лептона (электрона или мюона) и соответствующего нейтрино. Распад с вылетом тяжёлого τ-лептона пока не наблюдался с достаточно значимой статистикой. Электромагнитные каналы распада подавлены (радиационный распад в более лёгкие u- или c-кварк по реакциям tγu, t→γc не обнаружен, экспериментальная вероятность таких реакций менее 0,6 %). Аналогичные слабые реакции с вылетом вместо фотона Z-бозона (tZ0u, tZ0c) предсказаны, но достоверно пока не наблюдались (вероятность менее 14 %). Распад t-кварка за счёт сильного взаимодействия запрещён.

Топ-кварк ввиду большой массы и близкой к единице константе связи Юкавы для этой частицы ( где v = 246 ГэВ — вакуумное среднее поля Хиггса) сильно влияет на ряд наблюдаемых величин, обусловленных электрослабым взаимодействием, вследствие участия t-кварка в квантовых петлевых поправках Стандартной Модели. В частности, пока неизвестно, стабилен ли вакуум Стандартной Модели или возможен его спонтанный распад из-за того, что «бегущая» (зависящая от энергии) константа самодействия поля Хиггса λH при высоких энергиях становится меньше её значения при нулевой энергии. λH существенно зависит (через вклад в вакуумные петлевые поправки) от массы топ-кварка, однако точность измерений mt (около 0,37 % на 2017 год) пока не позволяет решить вопрос о стабильности вакуума[2].

История открытия[править | править код]

Поиски топ-кварка продолжались около 20 лет[2]. Он был открыт в 19941995 годах в экспериментах на коллайдере Тэватрон в американской лаборатории Фермилаб коллаборациями CDF[5] и D0[6]. Бо́льшая часть экспериментальных данных была накоплена в течение 1994 года. Статьи, заявляющие об открытии, были направлены в журнал Physical Review Letters коллаборациями CDF и D0 26 февраля 1995 года. Содержание статей не разглашалось до момента официального объявления об открытии, которое состоялось на семинаре в Фермилабе 2 марта 1995 года, одновременно с публикацией обеих работ[2].

До запуска Большого адронного коллайдера Тэватрон был единственным в мире экспериментальным комплексом, где могла родиться пара t-кварков. Энергия сталкивающейся протон-антипротонной пары в системе центра масс на этом ускорителе равна 1,96 ТэВ. При такой энергии пары t-кварк+t-антикварк рождаются с сечением около 7 пикобарн, что совпадает с предсказанием Стандартной Модели (6,7—7,5 пикобарн для массы t-кварка 175 ГэВ/c²).

Открытие t-кварка, многие свойства которого были предсказаны Стандартной Моделью, окончательно подтвердило реальность кварков[7].

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. 1 2 3 Сводная таблица свойств t-кварка на сайте Particle Data Group (2016). (англ.)
  2. 1 2 3 4 Боос Э. Э., Брандт О., Денисов Д., Денисов С. П., Граннис П. Top-кварк (к 20-летию открытия) // УФН. — 2015. — Т. 185. — С. 1241—1269. — DOI:10.3367/UFNr.0185.201512a.1241.
  3. FAQ: Топ-кварк 7 фактов о наиболее массивной частице Стандартной модели
  4. Tevatron Electroweak Working Group, Top Subgroup
  5. F. Abe et al. (1995). «Observation of Top Quark Production in ppbar Collisions with the Collider Detector at Fermilab». Physical Review Letters 74 (14): 2626—2631. DOI:10.1103/PhysRevLett.74.2626. PMID 10057978. Bibcode1995PhRvL..74.2626A.
  6. S. Abachi et al. (1995). «Search for High Mass Top Quark Production in ppbar Collisions at s½ = 1.8 TeV». Physical Review Letters 74 (13): 2422—2426. DOI:10.1103/PhysRevLett.74.2422. Bibcode1995PhRvL..74.2422A.
  7. Жарче Солнца. Конфайнмент и реальность кварков. Лента.Ру (28 июня 2012). Проверено 26 января 2014. Архивировано 4 января 2014 года.

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]