U kvark

u-quark eller top ( eng.  up ) kvark , hører til den første generation af fundamentale fermioner , har ladning +(2/3) e . Som alle kvarker deltager den i alle fire typer interaktioner : stærk , svag , elektromagnetisk , gravitationel . Sammen med d- kvarker danner u-kvarker nukleoner ( protoner og neutroner ), som er hovedbestanddelene i atomkernen . Protonen består af to u-kvarker og en d-kvark, mens neutronen består af en u-kvark og to d-kvarker. Der er andre hadroner , der indeholder u-kvarker. U-kvarkens antipartikle er u-antikvarken, som adskiller sig fra u-kvarken i tegnet på visse interaktionskarakteristika. På det nuværende vidensniveau er u-kvarken en strukturløs partikel, det vil sige fundamental, ligesom andre kvarker og leptoner .

Eksistensen af ​​u-kvarken blev postuleret af Murray Gell-Mann og George Zweig i 1964 , og eksperimentelle beviser for eksistens blev opnået i 1968 på SLAC National Accelerator Laboratory .

Historie

Ved partikelfysikkens begyndelse (første halvdel af det 20. århundrede) blev hadroner  - såsom protoner , neutroner , pioner - sammen med elektroner / positroner og myoner betragtet som elementære partikler. Men mens nye hadroner blev opdaget, voksede "partikelflåden" hurtigt, og i 1950'erne var der allerede flere dusin af dem. Forsøg på at systematisere partikler var uklare indtil 1960, hvor Murray Gell-Mann foreslog et partikelklassificeringsskema, metaforisk kaldet Eightfold Path [1] og baseret på SU(3) smagssymmetri [2] . En lignende klassificering blev uafhængigt foreslået af Yuval Neeman i 1962 [3] [4]

Dette skema kombinerede hadroner over isospin- multipletter , men det fysiske grundlag for dette var ikke klart. I 1964 fremmede Gell-Mann [5] og George Zweig [6] [7] uafhængigt kvarkmodellen [8] . På det tidspunkt omfattede det tre kvarker (u, d , s ) [5] [6] [7] , som sammen med deres anti-partnere  - antikvarker, dannede alle de observerede hadroner. Men indtil 1968 var denne model kun en smuk abstraktion, indtil dybe uelastiske spredningseksperimenter ved Stanford Linear Accelerator (SLAC) bekræftede, at protoner har en indre struktur, dvs. de består af punktlignende objekter (to u- og en d -kvark) [9] [10] [11] . Richard Feynman kaldte disse punktobjekter for partons [12] [13] [14] og beskrev inden for teorien kaldet Parton-modellen ( 1969 ) med succes dybt uelastiske interaktioner [15] .

Således proklamerede Gell-Manns gruppeklassifikation og Feynmans partonmodel kvarkhypotesens triumf. Helheden af ​​de aktuelle eksperimentelle fakta sår ikke tvivl om modellens gyldighed.

Kvantetal

U-kvarkens spin er 1/2, pariteten er positiv. Projektionerne af isospin og svag isospin er lig med +1/2 (tegnet er modsat d-quark). Baryontallet er +1/3, og leptontallet , mærkelighed , charme , sandhed og skønhed er 0. Ligesom andre kvarker bærer u-kvarken en af ​​tre farveladninger (konventionelt kaldet rød, blå og grøn).

Masse

Massen af ​​u-kvarken er ifølge de seneste data 2,01 ± 0,03 MeV [16] . Det er den letteste af kvarkerne.

Hadroner indeholdende u-kvarken

• Mesoner :
  • Ladede pioner (π ± ) indeholder en u-kvark og en d-antikvark (eller omvendt), mens en neutral pion (π 0 ) indeholder en lineær kombination af en u-kvark og en u-antikvark og en lineær kombination af en d-quark og en d-antiquark (samt flere tunge ρ- og ω- mesoner , se nedenfor).
  • Ladede kaoner (K ​​± ) indeholder en u-kvark eller en u-antikvark.
  • Smagsløse η og η' mesoner er en lineær kombination af flere kvark-antikvark-par, herunder et par u-kvark og u-antikvark.
  • ρ ± - mesoner har samme sammensætning som ladede pioner, kun deres spin er 1, ikke 0.
  • Neutral D 0 meson og ladet B ± - mesoner indeholder u-kvarker og u-antikvarker.
• Baryoner :
  • Protonen (p) indeholder to u-kvarker og en d-kvark, mens neutronen (n) indeholder en u-kvark og to d-kvarker.
  • Den neutrale deltabaryon (Δ 0 ), den positive deltabaryon (Δ + ) og den dobbelte positive deltabaryon (Δ ++ ) indeholder henholdsvis en, to og tre u-kvarker.
  • Den neutrale lambda-partikel (Λ 0 ) indeholder én u-kvark. Den charmerede positive lambda-partikel (Λ + c ) er ens.
  • Den neutrale sigma-partikel (Σ 0 ) og den positive sigma-partikel (Σ + ) indeholder henholdsvis en og to u-kvarker.
  • Den neutrale xy-partikel (Ξ 0 ) og den charmerede positive xi-partikel (Ξ + c ) indeholder u-kvarken.
  • Antipartiklerne fra de førnævnte baryoner indeholder en u-antikvark.

Se også

• Quark
• Isospin

Noter

1. ↑ Trope fra den buddhistiske " Eightfold Path ", der fører til udfrielse fra lidelse. Dette henviser til løsningen af ​​vanskeligheden ved klassificering.
2. ↑ M. Gell-Mann. The Eightfold Way: En teori om stærk interaktionssymmetri // The Eightfold Way. - Westview Press, 2000. - S. 11. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original tekst: M. Gell-Mann. The Eightfold Way: En teori om stærk interaktionssymmetri. — California Institute of Technology, 1961.
   
3. ↑ Y. Ne'emann. Afledning af stærke interaktioner fra gauge-invarians // The Eightfold Way. - Westview Press, 2000. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original af Y. Ne'emann. Afledning af stærke interaktioner fra gauge invarians // Kernefysik. - 1961. - T. 26 . - S. 222 . - doi : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
   
4. ↑ R. C. Olby, G. N. Cantor. Ledsager til den moderne videnskabs historie. - Taylor & Francis, 1996. - S. 673. - ISBN 0415145783 .
5. ↑ 1 2 M. Gell-Mann. En skematisk model af baryoner og mesoner // Fysikbogstaver. - 1964. - T. 8 , nr. 3 . — S. 214–215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
6. ↑ 1 2 G. Zweig. En SU(3) Model for Strong Interaction Symmetri and its Breaking // CERN-rapport nr. 8181/Th 8419. - 1964.
7. ↑ 1 2 G. Zweig. En SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II // CERN-rapport nr. 8419/Th 8412. - 1964.
8. ↑ B. Carithers, P. Grannis. Opdagelse af Top Quark  // Beam Line. - SLAC, 1995. - T. 25 , nr. 3 . — S. 4–16 .
9. ↑ ED Bloom. High-Energy Inelastic e – p Spredning ved 6° og 10° // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , nr. 16 . — S. 930–934 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
10. ↑ M. Breidenbach. Observeret adfærd af meget uelastisk elektron-protonspredning // Fysiske gennemgangsbreve. - 1969. - T. 23 , nr. 16 . — S. 935–939 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.935 .
11. ↑ JI Friedman. Vejen til Nobelprisen . Hue Universitet. Dato for adgang: 29. september 2008. Arkiveret fra originalen 21. februar 2012.  (ubestemt)
12. ↑ R. P. Feynman. Meget højenergikollisioner af hadroner // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , nr. 24 . - S. 1415-1417 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .
13. ↑ S. Kretzer et al. . CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects // Fysisk gennemgang D. - 2004. - V. 69 , nr. 11 . - S. 114005 . - doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
14. ↑ DJ Griffiths. Introduktion til elementarpartikler . - John Wiley & Sons, 1987. - S.  42 . — ISBN 0-471-60386-4 .
15. ↑ M. E. Peskin, D. V. Schroeder. En introduktion til kvantefeltteori . — Addison-Wesley Pub. Co., 1995. - S.  556 . — ISBN 0-201-50397-2 .
16. ↑ De letteste kvarker vejes med en utrolig nøjagtighed (utilgængeligt link) . Membran (04/07/2010). Dato for adgang: 1. marts 2012. Arkiveret fra originalen den 27. maj 2012. (ubestemt) 

Litteratur

• En omfattende beskrivelse af alle kendte egenskaber for u-kvarken findes i Review of Particle Properties [1]  (eng.) , [2]  (eng.) .