S kvark

s-quark (mærkelig kvark)  (s )
Forbindelse fundamental partikel
En familie Fermion
Gruppe Quark
Generation Sekund
Deltager i interaktioner stærk ,
svag ,
elektromagnetisk ,
gravitationel
Antal typer 3
Vægt 95 ± 25  MeV / s 2
Teoretisk begrundet Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Opdaget 1947
kvantetal
Elektrisk ladning −1/3 e
farveladning r, g, b
Spin ½ ħ
Antal spin-tilstande 2

Strange quark eller s -quark (afledt af navnet på kvantetallet " strangeness ", engelsk strangeness [note 1] ) er en type elementarpartikler , en af ​​de seks kendte kvarker . Den tredjestørste af alle lette kvarker. Mærkelige kvarker er en del af nogle hadroner . Hadroner, der indeholder mærkelige kvarker, kaldes mærkelige partikler (dette navn opstod historisk før opdagelsen af ​​s -kvarker og afspejlede den mystiske egenskab af denne gruppe af partikler på det tidspunkt, som væsentligt oversteg andre kendte hadroner i livet). Mærkelige partikler er kaoner ( K ), mærkelige D-mesoner ( D 
s
), sigma baryons ( Σ ) og en række andre.

Ifølge IUPAP er symbolet s  den officielle betegnelse for en kvark, mens udtrykket "mærkeligt" kun skal betragtes som en mnemonisk betegnelse. .

Den mærkelige kvark er sammen med den charmerede kvark en del af anden generation af kvarker. Den har en elektrisk ladning1 ⁄ 3  e og en blottet masse på 95 +9
−3
MeV / c2 [ 2 ] . Som alle kvarker er den mærkelige kvark en fundamental fermion med spin ½ og deltager i alle fire fundamentale interaktioner : gravitationel , elektromagnetisk , svag interaktion og stærk interaktion . Antipartiklen af ​​en mærkelig kvark er en mærkelig antikvark (nogle gange kaldet en anti-mærkelig kvark ), der kun adskiller sig fra den ved, at nogle af dens egenskaber har samme størrelse, men modsat fortegn .

Selvom den første mærkelige partikel blev opdaget i 1947 ( kaon ), blev eksistensen af ​​selve den mærkeligste kvark (såvel som op- og ned-kvarker ) først postuleret i 1964 af Murray Gell-Mann og George Zweig for at forklare klassifikationsskemaet på oktal måde . for hadroner . Det første bevis for eksistensen af ​​kvarker kom i 1968 fra dybe uelastiske spredningsforsøg ved Stanford Linear Accelerator Center . Disse eksperimenter bekræftede eksistensen af ​​op- og nedkvarker og mere generelt mærkelige kvarker, da deres tilstedeværelse var nødvendig for at forklare "otte-vejs" teorien.

Historie

I de tidlige dage af partikelfysikken (første halvdel af det 20. århundrede) blev hadroner , såsom protoner , neutroner og pioner , anset for at være virkelig elementære , strukturløse og udelelige partikler. Nye hadroner blev dog senere opdaget, og "partikelzoo" voksede fra nogle få partikler i begyndelsen af ​​1930'erne og 1940'erne til flere dusin i 1950'erne. Det viste sig, at nogle partikler lever meget længere end andre; de fleste af partiklerne henfaldt som følge af den stærke vekselvirkning og havde en levetid på omkring 10 -23 s. Da de forfaldt på grund af svage interaktioner , var deres levetid omkring 10-10 sekunder. Ved at studere disse henfald udviklede Murray Gell-Mann (i 1953) [3] [4] og Kazuhiko Nishijima (Nishijima) (i 1955) [5] begrebet fremmedhed (som Nishijima kaldte eta-ladningen efter eta-mesonen η ) til at forklare "mærkeligheden" ved langlivede partikler. Gell - Mann-Nishijima-formlen  er resultatet af disse bestræbelser på at forklare mærkelige henfald.

På trods af deres arbejde forblev forholdet mellem hver partikel og det fysiske grundlag for fremmedhed uklart. I 1961 foreslog Gell-Mann [6] og Yuval Ne'eman [7] uafhængigt af hinanden en ordning til klassificering af hadroner kaldet " vejen til otte ", også kendt som SU(3) smagssymmetri , som ordnede hadroner i isospin-multipletter . Det fysiske grundlag, der ligger til grund for isospin og mærkelighed, blev først forklaret i 1964, da Gell-Mann [8] og George Zweig [9] [10] uafhængigt foreslog kvarkmodellen , som på det tidspunkt kun omfattede de øvre, nede og mærkelige kvarker [11] ] . Op- og nedkvarkerne var bærere af isospin, og den mærkelige kvark var bæreren af ​​mærkelighed. Selvom kvarkmodellen forklarede den ottefoldige vej, blev der ikke fundet nogen direkte beviser for eksistensen af ​​kvarker før eksperimenterne i 1968 på Stanford Linear Accelerator Center [12] [13] . Dyb uelastiske spredningsforsøg har vist, at protoner har en understruktur, og at modellen af ​​en proton bestående af tre mere fundamentale partikler stemmer overens med dataene (derved bekræfter kvarkmodellen ) [14] .

I begyndelsen var videnskabsmænd tilbageholdende med at identificere de tre underpartikler som kvarker, og foretrak i stedet partonbeskrivelsen af ​​Richard Feynman [15] [16] [17] , men med tiden blev teorien om kvarker generelt accepteret (se novemberrevolutionen ) [18] .

Hadroner indeholdende s -quark

Nogle hadroner indeholder en valens s -quark, herunder:

Alle hadroner (inklusive dem, der ikke indeholder valens s -kvarker) indeholder en blanding af virtuelle (hav)par bestående af en mærkelig kvark og en antikvark.

Noter

  1. Af og til blev s også dechifreret som engelsk. sidelæns (sidelæns), fordi for s -kvarken er værdien af ​​projektionen af ​​det isotopiske spin I 3 lig med 0, mens projektionen af ​​isospinet for u ("øvre") og d ("nedre") kvark tager på henholdsvis værdierne + 1 2 og − 1 2 [1] . Nu bruges en sådan afkodning ikke, især fordi isospin-projektionen er lig med nul for alle kvarker af anden og tredje generation, og ikke kun for s -kvarken. 

Links

  1. McGervey JD Introduktion til moderne  fysik . — 2. udg. - New York: Academic Press, 1983. - S. 658. - ISBN 978-0-12-483560-3 . Arkiveret 10. marts 2021 på Wayback Machine
  2. Tanabashi M. et al. (Partikeldatagruppe) (2018). "Gennemgang af partikelfysik" . Fysisk gennemgang D. 98 (3): 1-708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . PMID  10020536 . Arkiveret fra originalen 2021-01-09 . Hentet 2021-01-07 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
  3. Gell-Mann M. (1953). "Isotopisk spin og nye ustabile partikler" (PDF) . Fysisk gennemgang . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G . DOI : 10.1103/PhysRev.92.833 . Arkiveret (PDF) fra originalen 2020-12-19 . Hentet 2021-01-07 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
  4. Johnson G. Strange Beauty: Murray Gell-Mann and the Revolution in Twentieth-Century Physics . - Random House , 2000. - S. 119. - "I slutningen af ​​sommeren ... afsluttede [Gell-Mann] sin første mono-artikel, "Isotopic Spin and Curious Particles", og sendte den til "Physical Review" ”. Redaktionen kunne virkelig ikke lide titlen og ændrede den til "Strange Particles". De nægtede igen - selvom næsten alle brugte dette udtryk - og foreslog i stedet "Isotopisk spin og nye ustabile partikler." — ISBN 978-0-679-43764-2 . Arkiveret 10. marts 2021 på Wayback Machine
  5. Nishijima K. (1955). "Ladinguafhængighedsteori for V-partikler". Fremskridt for teoretisk fysik . 13 (3). Bibcode : 1955PThPh..13..285N . DOI : 10.1143/PTP.13.285 .
  6. Gell-Mann M. The Eightfold Way: En teori om stærk interaktionssymmetri // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - S. 11. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Original tekst: Gell-Mann M. (1961). "The Eightfold Way: En teori om stærk interaktionssymmetri". Synchrotron Laboratory Report CTSL-20 . California Institute of Technology .
  7. Ne'eman Y. Afledning af stærke interaktioner fra gauge-invarians // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Original Ne'eman Y. (1961). "Afledning af stærke interaktioner fra måleinvarians". Kernefysik . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  8. Gell-Mann M. (1964). "En skematisk model af baryoner og mesoner". Fysik bogstaver . 8 (3): 214-215. Bibcode : 1964PhL.....8..214G . DOI : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  9. Zweig G. (1964). "En SU(3)-model for stærk interaktionssymmetri og dens brud." CERN-rapport nr. 8181/Th 8419 .
  10. Zweig G. (1964). "En SU(3)-model for stærk interaktionssymmetri og dens brud: II." CERN-rapport nr. 8419/Th 8412 .
  11. Carithers B., Grannis P. (1995). "Opdagelse af Top Quark" (PDF) . Strålelinje . 25 (3): 4-16. Arkiveret (PDF) fra originalen 2016-12-03 . Hentet 2008-09-23 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
  12. Bloom ED (1969). "Højenergi-uelastisk e – p - spredning ved 6° og 10°". Fysiske anmeldelsesbreve . 23 (16): 930-934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  13. Breidenbach M. (1969). "Observeret opførsel af meget uelastisk elektron-protonspredning" . Fysiske anmeldelsesbreve . 23 (16): 935-939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . Arkiveret fra originalen 2020-02-06 . Hentet 2021-01-07 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
  14. Friedman JI Vejen til Nobelprisen . Hue Universitet . Dato for adgang: 29. september 2008. Arkiveret fra originalen 25. december 2008.
  15. Feynman R.P. (1969). "Very High-Energy Collisions of Hadrons" (PDF) . Fysiske anmeldelsesbreve . 23 (24): 1415-1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 . Arkiveret (PDF) fra originalen 2021-01-11 . Hentet 2021-01-07 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
  16. S. Kretzer (2004). "CTEQ6 Parton Distributions med Heavy Quark Mass Effects". Fysisk gennemgang D. 69 (11). arXiv : hep-th/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  17. Griffiths DJ Introduktion til elementærpartikler . - John Wiley & Sons , 1987. - S.  42 . - ISBN 978-0-471-60386-3 .
  18. Peskin ME, Schroeder DV En introduktion til kvantefeltteori . Addison–Wesley , 1995. — S.  556 . - ISBN 978-0-201-50397-5 .

Litteratur