底夸克
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組成 | 基本粒子 |
---|---|
系 | 費米子 |
代 | 第三代 |
基本相互作用 | 強作用力、弱作用力、 電磁力、引力 |
符號 | b |
反粒子 | 反底夸克( b ) |
理論 | 小林誠、益川敏英 (1973年)[1] |
發現 | 利昂·萊德曼等(1977年)[2] |
質量 | +0.03 −0.03 GeV/c2 4.18[3] |
衰變粒子 | 粲夸克或上夸克 |
電荷 | -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 |
底夸克(bottom quark,中國大陸譯b夸克,中國大陸又稱「底夸克」[註 1])是帶有電荷−1⁄3 e的 第三代夸克,曾稱美夸克(beauty quark)[5][註 2]。雖然量子色動力學描述每一種夸克的方法都很類似,由於底夸克帶有很大的裸質量(約為GeV/c2, 4.2 [3][6]:135稍微多過質子質量的四倍),而且CKM矩陣的元素Vub與Vcb的數值很小,因此底夸克擁有獨特的標籤。當做實驗時,使用一種稱為底貼籤的技術,可以很容易地辨識出它的蹤跡。由於CP破壞涉及到三代的夸克,因此研究CP破壞比較合適使用的粒子是含有底夸克的介子。BaBar實驗、Belle實驗與LHCb實驗都正在進行這類實驗。
幾乎所有頂夸克的衰變都會產生底夸克,希格斯玻色子的衰變也常會產生底夸克。1973年,為了解釋CP破壞,物理學者小林誠與益川敏英預言底夸克的存在。[1]海姆·哈拉里在1975年將這粒子命名為底夸克。[7][8]費米實驗室的利昂·萊德曼研究團隊於1977年做通過粒子碰撞實驗製成 底夸克偶素,從而發現底夸克。[2][9][10] 由於「發現對稱性破缺的來源,並預測了至少三大類夸克在自然界中的存在」,小林誠與益川敏英榮獲2008年諾貝爾物理學獎。 [11][12]有一些學者稱底夸克為「美夸克」,但至今為止,「底夸克」仍舊是最常用的名稱。[13]
通過弱相對作用,底夸克可以衰變為上夸克或粲夸克。這類衰變被CKM矩陣所抑制(Vub=0.0040、Vcb=0.04,數值很小)。底夸克很想衰變為頂夸克(Vtb=0.9991),但是由於底夸克的質量小於頂夸克,因此不能衰變為頂夸克,所以,底夸克的平均壽命為比較長的1.3×10−12 s,而每當底夸克衰變時,它比較常衰變為粲夸克。[6] :327-329[14]
含有底夸克的強子
[編輯]以下列出一些含有底夸克的強子:
- B介子含有一個底夸克(或反底夸克)與一個上夸克或下夸克。
B
c介子含有一個底夸克與粲夸克。
B
s介子含有一個底夸克與一個奇夸克。- 有很多種底夸克偶素態,例如
ϒ
介子、大型強子對撞器首先發現的粒子 χb(3P)。它們都是由一個底夸克與反底夸克形成的粒子。 - 含有底夸克的重子已被觀測到,它們的命名方式與奇重子類似,例如
Λ0
b。
參閱
[編輯]注釋
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 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. (原始內容存檔於2008-12-24).
- ^ 2.0 2.1 Discoveries at Fermilab – Discovery of the Bottom Quark (新聞稿). Fermilab. 1977-08-07 [2009-07-24]. (原始內容存檔於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]. (原始內容 (PDF)存檔於2013-05-12).
- ^ 4.0 4.1 物理學名詞審定委員會.物理學名詞 [S/OL].全國科學技術名詞審定委員會,公布. 3版.北京:科學出版社, 2019: 374. 科學文庫.
- ^ 粒子物理規則快打破了?. Yahoo! 新聞. 2022-12-09 [2022-12-10]. (原始內容存檔於2022-12-14) (中文(繁體)).
- ^ 6.0 6.1 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). (原始內容存檔於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]. (原始內容存檔於2017-12-07).
- ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa. [2017-07-07]. (原始內容存檔於2017-12-07).
- ^ Zielinski, Lynne. Physics Folklore. Fermilab Education Office. Fermilab. (原始內容存檔於2010-05-27).
- ^ Nave, C. R. Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction. HyperPhylsics. [2017-07-07]. (原始內容存檔於2017-07-09).
延伸閱讀
[編輯]- 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]. (原始內容存檔於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]. (原始內容存檔 (PDF)於2018-08-08).
外部連結
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