Странный кварк - Strange quark

Странный кварк
СочинениеЭлементарная частица
СтатистикаФермионный
ПоколениеВторой
Взаимодействиясильный, слабый, электромагнитная сила, сила тяжести
Символ
s
АнтичастицаСтранный антикварк (
s
)
ТеоретическиМюррей Гелл-Манн (1964)
Джордж Цвейг (1964)
Обнаружил1968, SLAC
Масса95+9
−3 МэВ /c2[1]
Распадается наВверх кварк
Электрический заряд−1/3 е
Цвет зарядада
Вращение1/2
Слабый изоспинLH: −1/2, RH: 0
Слабый гиперзарядLH: 1/3, RH: −2/3

В странный кварк или кварк (от символа s) является третьим по легкости кварки, тип элементарная частица. Странные кварки находятся в субатомные частицы называется адроны. Примеры адронов, содержащих странные кварки, включают каоны (
K
), странные D-мезоны (
D
s), Сигма-барионы (
Σ
), и другие странные частицы.

Согласно IUPAP символ s - официальное название, в то время как «странный» следует рассматривать только как мнемонику.[2] Название боком также использовался, потому что s-кварк имеет я3 ценность 0, тогда как кварки u («вверх») и d («вниз») имеют значения +1/2 и -1/2 соответственно.[3]

Вместе с очаровательный кварк, это часть второе поколение материи. Имеет электрический заряд из -1/3 е и голая масса из 95+9
−3 МэВ /c2.[1] Как все кварки, странный кварк элементарный фермион с участием вращение 1/2, и испытать все четыре фундаментальные взаимодействия: гравитация, электромагнетизм, слабые взаимодействия, и сильные взаимодействия. В античастица странного кварка странный антикварк (иногда называют антистранжевая кварк или просто противозаконный), который отличается от него только тем, что некоторые его свойства имеют равная величина, но противоположный знак.

Первый странная частица (частица, содержащая странный кварк) была открыта в 1947 г. (каоны ), но существование самого странного кварка (и вверх и вниз кварки ) только в 1964 г. Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг объяснить Восьмеричный путь схема классификации адроны. Первые свидетельства существования кварков были получены в 1968 г. глубоконеупругое рассеяние эксперименты на Стэнфордский центр линейных ускорителей. Эти эксперименты подтвердили существование верхних и нижних кварков и, в более широком смысле, странных кварков, поскольку они были необходимы для объяснения Восьмеричного пути.

История

На заре физики элементарных частиц (первая половина 20 века), адроны такие как протоны, нейтроны и пионы считались элементарные частицы. Однако были открыты новые адроны, изоопарк частиц 'выросла с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Некоторые частицы живут намного дольше, чем другие; большинство частиц распалось через сильное взаимодействие и имел время жизни около 10−23 секунд. Когда они разложились через слабые взаимодействия, у них была продолжительность жизни около 10−10 секунд. Изучая эти распады, Мюррей Гелл-Манн (в 1953 г.)[4][5] и Кадзухико Нисидзима (в 1955 г.)[6] разработал концепцию странность (который Нисидзима называл эта-зарядка, после эта мезон (
η
)) для объяснения «странности» долгоживущих частиц. В Формула Гелл-Манна – Нисиджимы является результатом этих попыток понять странные распады.

Несмотря на их работу, отношения между каждой частицей и физической основой свойства странности оставались неясными. В 1961 году Гелл-Манн[7] и Юваль Нееман[8] независимо предложила схему классификации адронов, названную Восьмеричный путь, также известен как SU (3) симметрия аромата. Это упорядочило адроны в изоспиновые мультиплеты. Физическая основа, лежащая в основе изоспина и странности, была объяснена только в 1964 году, когда Гелл-Манн[9] и Джордж Цвейг[10][11] независимо предложил кварковая модель, который в то время состоял только из верхних, нижних и странных кварков.[12] Верхние и нижние кварки были переносчиками изоспина, в то время как странный кварк нес странность. Хотя модель кварков объяснила Восьмеричный путь, никаких прямых доказательств существования кварков не было до 1968 г. Стэнфордский центр линейных ускорителей.[13][14] Глубоконеупругое рассеяние эксперименты показали, что протоны имеют субструктуру, и что протоны, состоящие из трех более фундаментальных частиц, объясняют данные (тем самым подтверждая кварковая модель ).[15]

Сначала люди не хотели идентифицировать три тела как кварки, вместо этого предпочитая Ричард Фейнман с партон описание,[16][17][18] но со временем теория кварков стала общепринятой (см. Ноябрьская революция ).[19]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б M. Tanabashi et al. (Группа данных по частицам) (2018). «Обзор физики элементарных частиц». Физический обзор D. 98 (3): 1–708. Bibcode:2018PhRvD..98c0001T. Дои:10.1103 / PhysRevD.98.030001. PMID  10020536.
  2. ^ Коэн, Ричард Э; Джакомо, Пьер. Символы, единицы, номенклатура и основные константы в физике (PDF) (Издание 2010 г.). ИЮПАП. п. 12. Получено 25 марта 2017.
  3. ^ МакГерви, Джон Д. (1983). Введение в современную физику (второе изд.). Нью-Йорк: Academic Press. п. 658. ISBN  978-0-12-483560-3. Получено 25 марта 2017.
  4. ^ М. Гелл-Манн (1953). «Изотопный спин и новые нестабильные частицы» (PDF). Физический обзор. 92 (3): 833. Bibcode:1953ПхРв ... 92..833Г. Дои:10.1103 / PhysRev.92.833.
  5. ^ Дж. Джонсон (2000). Странная красота: Мюррей Гелл-Манн и революция в физике двадцатого века. Случайный дом. п. 119. ISBN  978-0-679-43764-2. К концу лета ... [Гелл-Манн] завершил свою первую статью «Изотопное вращение и любопытные частицы» и отправил ее по адресу Физический обзор. Редакция возненавидела название, поэтому он изменил его на «Странные частицы». Они тоже не пошли бы на это - не говоря уже о том, что почти все использовали этот термин, - предлагая «изотопное вращение и новые нестабильные частицы».
  6. ^ К. Нисидзима, Кадзухико (1955). "Теория зарядовой независимости V-частиц". Успехи теоретической физики. 13 (3): 285. Bibcode:1955ПТХФ..13..285Н. Дои:10.1143 / PTP.13.285.
  7. ^ М. Гелл-Манн (2000) [1964]. «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». В M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). Восьмеричный путь. Westview Press. п. 11. ISBN  978-0-7382-0299-0.
    Оригинал: М. Гелл-Манн (1961). «Восьмеричный путь: теория симметрии сильного взаимодействия». Синхротронная лаборатория Отчет CTSL-20. Калифорнийский технологический институт.
  8. ^ Ю. Нееман (2000) [1964]. «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». В M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). Восьмеричный путь. Westview Press. ISBN  978-0-7382-0299-0.
    Оригинал Ю. Нееман (1961). «Вывод сильных взаимодействий из калибровочной инвариантности». Ядерная физика. 26 (2): 222. Bibcode:1961NucPh..26..222N. Дои:10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  9. ^ М. Гелл-Манн (1964). «Схематическая модель барионов и мезонов». Письма по физике. 8 (3): 214–215. Bibcode:1964ФЛ ..... 8..214Г. Дои:10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3.
  10. ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение". Отчет ЦЕРН № 8181 / Th 8419.
  11. ^ Г. Цвейг (1964). "Модель SU (3) для симметрии сильного взаимодействия и ее нарушение: II". Отчет ЦЕРН № 8419 / Th 8412.
  12. ^ Б. Каритерс, П. Граннис (1995). «Открытие топ-кварка» (PDF). Линия луча. 25 (3): 4–16. Получено 2008-09-23.
  13. ^ Блум, Э. Д .; Трус, Д .; Destaebler, H .; Drees, J .; Miller, G .; Mo, L .; Taylor, R .; Breidenbach, M .; и другие. (1969). "Высокоэнергетическая неупругая е–п Рассеяние на 6 ° и 10 ° ". Письма с физическими проверками. 23 (16): 930–934. Bibcode:1969ПхРвЛ..23..930Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.23.930.
  14. ^ М. Брейденбах; Friedman, J .; Kendall, H .; Bloom, E .; Трус, Д .; Destaebler, H .; Drees, J .; Mo, L .; Taylor, R .; и другие. (1969). «Наблюдаемое поведение сильно неупругого рассеяния электронов на протонах». Письма с физическими проверками. 23 (16): 935–939. Bibcode:1969ПхРвЛ..23..935Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.23.935. OSTI  1444731. S2CID  2575595.
  15. ^ Дж. И. Фридман. «Дорога к Нобелевской премии». Университет Хюэ. Архивировано из оригинал на 2008-12-25. Получено 2008-09-29.
  16. ^ Р. П. Фейнман (1969). «Столкновения адронов очень высоких энергий» (PDF). Письма с физическими проверками. 23 (24): 1415–1417. Bibcode:1969ПхРвЛ..23.1415Ф. Дои:10.1103 / PhysRevLett.23.1415.
  17. ^ С. Крецер; Lai, H .; Олнесс, Фредерик; Tung, W .; и другие. (2004). «Партонные распределения CTEQ6 с масс-эффектами тяжелых кварков». Физический обзор D. 69 (11): 114005. arXiv:hep-th / 0307022. Bibcode:2004ПхРвД..69к4005К. Дои:10.1103 / PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  18. ^ Д. Дж. Гриффитс (1987). Введение в элементарные частицы. Джон Уайли и сыновья. п.42. ISBN  978-0-471-60386-3.
  19. ^ М. Э. Пескин, Д. В. Шредер (1995). Введение в квантовую теорию поля. Эддисон – Уэсли. п.556. ISBN  978-0-201-50397-5.

дальнейшее чтение