S kvarkki

s-kvarkki (outo kvarkki)  (s )
Yhdiste perushiukkanen
Perhe Fermion
Ryhmä Kvarkki
Sukupolvi Toinen
Osallistuu vuorovaikutukseen vahva ,
heikko ,
sähkömagneettinen ,
painovoimainen
Tyyppien lukumäärä 3
Paino 95 ± 25  MeV / s 2
Teoreettisesti perusteltu Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Löytyi 1947
kvanttiluvut
Sähkövaraus −1/ 3e
värimaksu r, g, b
Pyöritä ½ ħ
Pyörimistilojen lukumäärä 2

Strange kvarkki tai s -kvarkki (johdettu kvanttiluvun nimestä " vieraisuus " , englanninkielinen kummallisuus [huomautus 1] ) on alkuainehiukkasten tyyppi , yksi kuudesta tunnetusta kvarkista . Kolmanneksi suurin kaikista valokvarkeista. Outoja kvarkit ovat osa joitakin hadroneja . Outoja kvarkkeja sisältäviä hadroneja kutsutaan oudoksi hiukkasiksi (tämä nimi syntyi historiallisesti ennen s -kvarkkien löytämistä ja heijasteli tämän hiukkasryhmän tuolloin mystistä ominaisuutta, joka ylitti huomattavasti muut tunnetut hadronit elinaikana). Outoja hiukkasia ovat kaonit ( K ), outoja D-mesoneja ( D 
s), sigmabaryonit ( Σ ) ja monet muut.

IUPAP :n mukaan symboli s on kvarkin  virallinen nimitys, kun taas termiä "outo" tulisi pitää vain muistikuvana. .

Outo kvarkki, yhdessä hurmatun kvarkin kanssa , on osa toisen sukupolven kvarkkia. Sen sähkövaraus on −1⁄3e ja paljas massa 95 _ _  +9
−3 MeV / c 2 [2] . Kuten kaikki kvarkit , outo kvarkki on perusfermioni , jonka spin ½ ja joka osallistuu kaikkiin neljään perusvuorovaikutukseen : gravitaatioon , sähkömagneettiseen , heikkoon vuorovaikutukseen ja vahvaan vuorovaikutukseen . Oudon kvarkin antihiukkanen on outo antikvarkki (joskus kutsutaan myös antistrange-kvarkiksi ), joka eroaa siitä vain siinä, että joillakin sen ominaisuuksista on sama suuruus, mutta päinvastainen merkki .

Vaikka ensimmäinen outo hiukkanen löydettiin vuonna 1947 ( kaon ), Murray Gell-Mann ja George Zweig väittivät vasta vuonna 1964 oudoimman kvarkin olemassaolon (sekä ylös- ja alaspäin kvarkkien ) olemassaolon selittämään oktaalimuotoista luokittelujärjestelmää. hadroneille . Ensimmäiset todisteet kvarkkien olemassaolosta saatiin vuonna 1968 Stanford Linear Accelerator Centerin syvän joustamattoman sironnan kokeista . Nämä kokeet vahvistivat ylös ja alas kvarkkien ja laajemmin outojen kvarkkien olemassaolon, koska niiden läsnäolo oli välttämätöntä "kahdeksansuuntaisen" teorian selittämiseksi.

Historia

Hiukkasfysiikan alkuaikoina (1900-luvun ensimmäisellä puoliskolla) hadroneja , kuten protoneja , neutroneja ja pioneja , pidettiin todella alkeellisina , rakenteettomina ja jakamattomina hiukkasina. Myöhemmin kuitenkin löydettiin uusia hadroneja, ja "hiukkaseläintarha" kasvoi muutamasta hiukkasesta 1930- ja 1940-luvuilla useisiin kymmeniin 1950-luvulla. Kävi ilmi, että jotkut hiukkaset elävät paljon pidempään kuin toiset; suurin osa hiukkasista hajosi voimakkaan vuorovaikutuksen seurauksena ja niiden elinikä oli noin 10 -23 s. Kun ne hajosivat heikon vuorovaikutuksen vuoksi, niiden elinikä oli noin 10–10 sekuntia. Näitä hajoamisia tutkiessaan Murray Gell-Mann (vuonna 1953) [3] [4] ja Kazuhiko Nishijima (Nishijima) (vuonna 1955) [5] kehittivät outouden käsitteen (jota Nishijima kutsui eta-varaukseksi eta mesonin η jälkeen ) selittää pitkäikäisten hiukkasten "outollisuuden". Gell - Mann-Nishijima-kaava  on tulos näistä yrityksistä selittää outoja rappeutumista.

Heidän työstään huolimatta kunkin hiukkasen suhde kummallisuuksien fyysiseen perustaan ​​jäi epäselväksi. Vuonna 1961 Gell-Mann [6] ja Yuval Ne'eman [7] ehdottivat itsenäisesti hadronien luokittelujärjestelmää, jota kutsutaan " kahdeksan tieksi ", joka tunnetaan myös nimellä SU(3) makusymmetria ja joka järjesti hadronit isospin-multipleteiksi . Isospinin ja outouden taustalla oleva fyysinen perusta selitettiin vasta vuonna 1964, jolloin Gell-Mann [8] ja George Zweig [9] [10] ehdottivat itsenäisesti kvarkkimallia , joka sisälsi tuolloin vain ylä-, ala- ja omituiset kvarkit [11] . ] . Ylös ja alas kvarkit olivat isospinin kantajia, ja outo kvarkki oli outouden kantaja. Vaikka kvarkkimalli selitti kahdeksankertaisen polun, suoria todisteita kvarkkien olemassaolosta ei löydetty ennen vuoden 1968 kokeita Stanfordin Linear Accelerator Centerissä [12] [13] . Syvä joustamaton sirontakokeet ovat osoittaneet, että protoneilla on alirakenne ja että protonin malli, joka koostuu kolmesta perushiukkasesta, on yhdenmukainen tietojen kanssa (täten vahvistaa kvarkkimallin ) [14] .

Aluksi tiedemiehet olivat haluttomia tunnistamaan kolmea osahiukkasta kvarkeiksi, vaan pitivät parempana Richard Feynmanin parton - kuvausta [15] [16] [17] , mutta ajan myötä kvarkkiteoriasta tuli yleisesti hyväksytty (katso Marraskuun vallankumous ) [18] . .

Hadronit, jotka sisältävät s -kvarkin

Jotkut hadronit sisältävät valenssin s -kvarkin, mukaan lukien:

Kaikki hadronit (mukaan lukien ne, jotka eivät sisällä valenssi s -kvarkeja) sisältävät seoksen virtuaalisia (meri)pareja, jotka koostuvat oudosta kvarkista ja antikvarkista.

Muistiinpanot

  1. ↑ Joskus s tulkittiin myös englanniksi. sivuttain (sivuttain), koska s -kvarkille isotooppisen spinin I 3 projektion arvo on 0, kun taas u ("ylempi") ja d ("ala") kvarkkien isospinin projektio kestää arvoilla + 1 ⁄ 2 ja - 1 ⁄ 2 [ 1 ] . Nyt tällaista dekoodausta ei käytetä etenkään, koska isospin-projektio on yhtä suuri kuin nolla kaikille toisen ja kolmannen sukupolven kvarkeille, ei vain s - kvarkille. 

Linkit

  1. ↑ McGervey JD Johdatus moderniin  fysiikkaan . – 2. painos. - New York: Academic Press, 1983. - s. 658. - ISBN 978-0-12-483560-3 . Arkistoitu 10. maaliskuuta 2021 Wayback Machinessa
  2. ↑ Tanabashi M. et ai. (Particle Data Group) (2018). "Hiukkasfysiikan katsaus" . Fyysinen arvostelu D. 98 (3): 1-708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . PMID  10020536 . Arkistoitu alkuperäisestä 2021-01-09 . Haettu 2021-01-07 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  3. ↑ Gell-Mann M. (1953). "Isotooppinen pyöriminen ja uudet epävakaat hiukkaset" (PDF) . Fyysinen arvostelu . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G . DOI : 10.1103/PhysRev.92.833 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 19.12.2020 . Haettu 2021-01-07 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  4. ↑ Johnson G. Strange Beauty: Murray Gell-Mann ja vallankumous Twentieth-Century Physicsissä . - Random House , 2000. - S. 119. - "Kesän loppuun mennessä... [Gell-Mann] sai valmiiksi ensimmäisen monoartikkelinsa "Isotopic Spin and Curious Particles" ja lähetti sen "Physical Reviewiin" ”. Toimittajat eivät todellakaan pitäneet otsikosta ja muuttivat sen muotoon "Strange Particles". He kieltäytyivät jälleen - vaikka melkein kaikki käyttivät tätä termiä - ja ehdottivat sen sijaan "isotooppista pyöritystä ja uusia epävakaita hiukkasia". — ISBN 978-0-679-43764-2 . Arkistoitu 10. maaliskuuta 2021 Wayback Machinessa
  5. ↑ Nishijima K. (1955). "V-hiukkasten varauksen riippumattomuuden teoria". Teoreettisen fysiikan edistyminen . 13 (3). Bibcode : 1955PThPh..13..285N . DOI : 10.1143/PTP.13.285 .
  6. ↑ Gell-Mann M. The Eightfold Way: Teoria vahvasta vuorovaikutussymmetriasta // Kahdeksanosainen tapa / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - P. 11. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Alkuperäinen: Gell-Mann M. (1961). "Kahdeksanosainen tapa: vahvan vuorovaikutuksen symmetrian teoria". Synchrotron Laboratory Report CTSL-20 . California Institute of Technology .
  7. ↑ Ne'eman Y. Voimakkaiden vuorovaikutusten johtaminen mittarin invarianssista // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Alkuperäinen Ne'eman Y. (1961). "Vahvojen vuorovaikutusten johtaminen mittarin invarianssista". Ydinfysiikka . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  8. ↑ Gell-Mann M. (1964). "Kaavamainen malli baryoneista ja mesoneista". Fysiikan kirjaimet . 8 (3): 214-215. Bibcode : 1964PhL.....8...214G . DOI : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  9. ↑ Zweig G. (1964). "SU(3) -malli vahvalle vuorovaikutussymmetrialle ja sen rikkomiselle." CERN-raportti nro 8181/Th 8419 .
  10. ↑ Zweig G. (1964). "SU(3)-malli vahvalle vuorovaikutussymmetrialle ja sen rikkomiselle: II." CERN-raportti nro 8419/Th 8412 .
  11. ↑ Carithers B., Grannis P. (1995). "Huippukvarkin löytö" (PDF) . Säteen linja . 25 (3): 4-16. Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 2016-12-03 . Haettu 23.09.2008 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  12. ↑ Bloom ED (1969). "High-Energy Inelastic e – p Sironta 6° ja 10°". Physical Review Letters . 23 (16): 930-934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  13. ↑ Breidenbach M. (1969). "Hyvin joustamattoman elektroni-protonisironta havaittu käyttäytyminen" . Physical Review Letters . 23 (16): 935-939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . Arkistoitu alkuperäisestä 2020-02-06 . Haettu 2021-01-07 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  14. ↑ Friedman JI Tie Nobel-palkintoon . Huen yliopisto . Käyttöpäivä: 29. syyskuuta 2008. Arkistoitu alkuperäisestä 25. joulukuuta 2008.
  15. ↑ Feynman R.P. (1969). "Erittäin voimakkaat hadronien törmäykset" (PDF) . Physical Review Letters . 23 (24): 1415-1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 . Arkistoitu (PDF) alkuperäisestä 2021-01-11 . Haettu 2021-01-07 . Käytöstä poistettu parametri |deadlink=( ohje )
  16. ↑ S. Kretzer (2004). "CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects". Fyysinen arvostelu D. 69 (11). arXiv : hep-th/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  17. ↑ Griffiths DJ Johdatus elementaarisiin hiukkasiin . - John Wiley & Sons , 1987. - s  . 42 . - ISBN 978-0-471-60386-3 .
  18. ↑ Peskin ME, Schroeder DV Johdatus kvanttikenttäteoriaan . - Addison-Wesley , 1995. - S.  556 . - ISBN 978-0-201-50397-5 .

Kirjallisuus