底夸克
| 組成 | 基本粒子 |
|---|---|
| 系 | 費米子 |
| 代 | 第三代 |
| 基本交互作用 | 強作用力、弱作用力、 電磁力、重力 |
| 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 | 4.18+0.03 −0.03 GeV/c2[3] |
| 衰變粒子 | 魅夸克或上夸克 |
| 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4.2 GeV/c2，[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魅夸克。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，它比較常衰變為魅夸克。[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魅夸克。
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）.
