底夸克
底夸克（Bottom quark）是带有电荷−1⁄3 e的 第三代夸克，又称为美夸克（Beauty quark）[4]。虽然量子色动力学描述每一种夸克的方法都很类似，由于底夸克带有很大的裸质量（约为4.2 GeV/c2，[3][5]:135稍微多过质子质量的四倍)，而且CKM矩阵的元素Vub与Vcb的数值很小，因此底夸克拥有独特的标签。当做实验时，使用一种称为底贴签的技术，可以很容易地辨识出它的踪迹。由于CP破坏涉及到三代的夸克，因此研究CP破坏比较合适使用的粒子是含有底夸克的介子。BaBar实验、Belle实验与LHCb实验都正在进行这类实验。
| 组成 | 基本粒子 |
|---|---|
| 系 | 费米子 |
| 代 | 第三代 |
| 基本相互作用 | 强作用力、弱作用力、 电磁力、引力 |
| 符号 | b |
| 反粒子 | 反底夸克（ b ) |
| 理论 | 小林诚、益川敏英 (1973年)[1] |
| 发现 | 利昂·莱德曼等（1977年）[2] |
| 质量 | 4.18+0.03 −0.03 GeV/c2[3] |
| 衰变粒子 | 粲夸克或上夸克 |
| 电荷 | -1⁄3 e |
| 色荷 | 有 |
| 自旋 | 1⁄2 |
| 弱同位旋 | LH：−1⁄2, RH：0 |
| 弱超荷 | LH： 1⁄3, RH：−2⁄3 |
几乎所有顶夸克的衰变都会产生底夸克，希格斯玻色子的衰变也常会产生底夸克。1973年，为了解释CP破坏，物理学者小林诚与益川敏英预言底夸克的存在。[1]海姆·哈拉里在1975年将这粒子命名为底夸克。[6][7]费米实验室的利昂·莱德曼研究团队于1977年做通过粒子碰撞实验制成 底夸克偶素，从而发现底夸克。[2][8][9] 由于“发现对称性破缺的来源，并预测了至少三大类夸克在自然界中的存在”，小林诚与益川敏英荣获2008年诺贝尔物理学奖。 [10][11]有一些学者称底夸克为“美夸克”，但至今为止，“底夸克”仍旧是最常用的名称。[12]
通过弱相对作用，底夸克可以衰变为上夸克或粲夸克。这类衰变被CKM矩阵所抑制（Vub=0.0040、Vcb=0.04，数值很小）。底夸克很想衰变为顶夸克（Vtb=0.9991），但是由于底夸克的质量小于顶夸克，因此不能衰变为顶夸克，所以，底夸克的平均寿命为比较长的1.3×10−12 s，而每当底夸克衰变时，它比较常衰变为粲夸克。[5] :327-329[13]
含有底夸克的强子 编辑
以下列出一些含有底夸克的强子：
参阅 编辑
参考文献 编辑
- ^ 1.0 1.1 M. Kobayashi; T. Maskawa. CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction. Progress of Theoretical Physics. 1973, 49 (2): 652–657 [2020-10-09]. Bibcode:1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652. （原始内容存档于2008-12-24）.
- ^ 2.0 2.1 Discoveries at Fermilab – Discovery of the Bottom Quark (新闻稿). Fermilab. 1977-08-07 [2009-07-24]. （原始内容存档于2019-05-29）.
- ^ 3.0 3.1 J. Beringer (Particle Data Group); et al. PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' (PDF). Particle Data Group. 2012 [2012-12-18]. （原始内容 (PDF)存档于2013-05-12）.
- ^ 粒子物理規則快打破了？. Yahoo! 新闻. 2022-12-09 [2022-12-10]. （原始内容存档于2022-12-14） （中文（繁体））.
- ^ 5.0 5.1 Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2
- ^ H. Harari. A new quark model for hadrons. Physics Letters B. 1975, 57 (3): 265. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6.
- ^ K.W. Staley. The Evidence for the Top Quark. Cambridge University Press. 2004: 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2.
- ^ L.M. Lederman. Logbook: Bottom Quark. Symmetry Magazine. 2005, 2 (8). （原始内容存档于2006-10-04）.
- ^ S.W. Herb; et al. Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters. 1977, 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252.
- ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-12-07）.
- ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-12-07）.
- ^ Zielinski, Lynne. Physics Folklore. Fermilab Education Office. Fermilab. （原始内容存档于2010-05-27）.
- ^ Nave, C. R. Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction. HyperPhylsics. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-07-09）.
延伸阅读 编辑
- L. Lederman. The Upsilon Particle. Scientific American. 1978, 239 (4): 72. doi:10.1038/scientificamerican1078-72.
- R. Nave. Quarks. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. [2008-06-29]. （原始内容存档于2015-09-05）.
- J. Yoh. The Discovery of the b Quark at Fermilab in 1977: The Experiment Coordinator's Story (PDF). Proceedings of Twenty Beautiful Years of Bottom Physics. Fermilab. 1997 [2009-07-24]. （原始内容存档 (PDF)于2018-08-08）.