S quark

s-quark (cuarc ciudat)  (s )
Compus particulă fundamentală
O familie Fermion
grup Quarc
Generaţie Al doilea
Participă la interacțiuni puternic ,
slab ,
electromagnetic ,
gravitațional
Numărul de tipuri 3
Greutate 95 ± 25  MeV / s 2
Teoretic justificat Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Descoperit 1947
numere cuantice
Incarcare electrica −1/3 e
taxa de culoare r, g, b
A învârti ½ ħ
Numărul de stări de spin 2

Strange quark sau s -quark (derivat de la numele numărului cuantic „ stranieness ”, engleză stranietate [nota 1] ) este un tip de particule elementare , unul dintre cei șase quarci cunoscuți . Al treilea ca mărime dintre toți quarcii de lumină. Cuarcurile ciudate fac parte din niște hadroni . Hadronii care conțin cuarcuri ciudate sunt numite particule ciudate (acest nume a apărut din punct de vedere istoric înainte de descoperirea cuarcilor s și reflecta proprietatea misterioasă a acestui grup de particule la acel moment, care a depășit semnificativ pe parcursul vieții altor hadroni cunoscuți). Particulele ciudate sunt kaonii ( K ), mezonii D ciudați ( D 
s), barionii sigma ( Σ ) și o serie de altele.

Potrivit IUPAP , simbolul s  este denumirea oficială pentru un quarc, în timp ce termenul „ciudat” ar trebui să fie considerat doar o desemnare mnemonică. .

Cuarcul ciudat, împreună cu quarcul fermecat , face parte din a doua generație de quarci. Are o sarcină electrică − 1 ⁄ 3  e și o masă goală de 95 +9
−3 MeV / c2 [ 2 ] . La fel ca toți quarcii , quarcul ciudat este un fermion fundamental cu spin ½ și ia parte la toate cele patru interacțiuni fundamentale : gravitațională , electromagnetică , interacțiune slabă și interacțiune puternică . Antiparticula unui quarc ciudat este un antiquarc ciudat (uneori numit un quarc antistrany ) care diferă de acesta doar prin faptul că unele dintre proprietățile sale au aceeași magnitudine, dar semn opus .

Deși prima particulă ciudată a fost descoperită în 1947 ( kaon ), existența celui mai ciudat quark în sine (precum și a quarcilor sus și jos ) a fost postulată abia în 1964 de Murray Gell-Mann și George Zweig pentru a explica schema de clasificare octală. pentru hadroni . Primele dovezi ale existenței quarcilor au venit în 1968 din experimentele de împrăștiere inelastică profundă de la Centrul de accelerare liniară Stanford . Aceste experimente au confirmat existența quarcilor sus și jos și, mai larg, a quarcilor ciudați, deoarece prezența lor a fost necesară pentru a explica teoria „opt căi”.

Istorie

În primele zile ale fizicii particulelor (prima jumătate a secolului al XX-lea) , hadronii , cum ar fi protonii , neutronii și pionii , erau considerați a fi cu adevărat particule elementare , fără structură și indivizibile. Cu toate acestea, mai târziu au fost descoperiți noi hadroni, iar „grădina zoologică cu particule” a crescut de la câteva particule la începutul anilor 1930 și 1940 la câteva zeci în anii 1950. S-a dovedit că unele particule trăiesc mult mai mult decât altele; majoritatea particulelor s-au degradat ca urmare a interacțiunii puternice și au avut o durată de viață de aproximativ 10 -23 s. Când s-au degradat din cauza interacțiunilor slabe , durata lor de viață a fost de aproximativ 10-10 secunde. Studiind aceste dezintegrari, Murray Gell-Mann (în 1953) [3] [4] și Kazuhiko Nishijima (Nishijima) (în 1955) [5] au dezvoltat conceptul de ciudățenie (pe care Nishijima l-a numit sarcina eta după mezonul eta η ) pentru a explica „ciudatatea” particulelor cu viață lungă. Formula Gell-Mann-Nishijima  este rezultatul acestor eforturi de a explica dezintegrari ciudate.

În ciuda muncii lor, relația dintre fiecare particulă și baza fizică a ciudățeniei a rămas neclară. În 1961, Gell-Mann [6] și Yuval Ne'eman [7] au propus în mod independent o schemă de clasificare a hadronilor numită „ calea lui opt ”, cunoscută și sub numele de simetria aromei SU(3) , care a ordonat hadronii în multipleți isospin . Baza fizică care stă la baza isospinului și ciudățeniei a fost explicată abia în 1964, când Gell-Mann [8] și George Zweig [9] [10] au propus independent modelul cuarcului , care la acea vreme includea doar quarkurile superioare, inferioare și ciudate [11]. ] . Cuarcii sus și jos erau purtătorii isospinului, iar quarcul ciudat era purtătorul ciudățeniei. Deși modelul cuarcilor a explicat calea de opt ori, nu a fost găsită nicio dovadă directă pentru existența cuarcilor până la experimentele din 1968 de la Centrul de accelerație liniară Stanford [12] [13] . Experimentele de împrăștiere inelastică profundă au arătat că protonii au o substructură și că modelul unui proton format din încă trei particule fundamentale este în concordanță cu datele (confirmând astfel modelul cuarcului ) [14] .

La început, oamenii de știință au fost reticenți în a identifica cele trei subparticule ca quarci, preferând în schimb descrierea partonilor lui Richard Feynman [15] [16] [17] , dar în timp teoria quarcilor a devenit general acceptată (vezi Revoluția din noiembrie ) [18] .

Hadroni care conțin s -quark

Unii hadroni conțin un cuarc s de valență , inclusiv:

Toți hadronii (inclusiv cei care nu conțin s -quarks de valență) conțin un amestec de perechi virtuale (de mare) constând dintr-un quarc ciudat și un antiquarc.

Note

  1. ↑ Ocazional , s a fost descifrat și ca engleză. lateral (lateral), deoarece pentru s -quark valoarea proiecției spinului izotopic I 3 este egală cu 0, în timp ce proiecția isospinului quarcurilor u ("superioare") și d ("inferioare") ia pe valorile + 1 ⁄ 2 și − 1 ⁄ 2 , respectiv [1] . Acum o astfel de decodare nu este utilizată, în special, deoarece proiecția isospin este egală cu zero pentru toți quarcii din a doua și a treia generație și nu numai pentru quarcul s . 

Link -uri

  1. ↑ McGervey JD Introducere în  fizica modernă . — Ed. a II-a. - New York: Academic Press, 1983. - P. 658. - ISBN 978-0-12-483560-3 . Arhivat pe 10 martie 2021 la Wayback Machine
  2. ↑ Tanabashi M. și colab. (Grupul de date despre particule) (2018). „Revizuire a fizicii particulelor” . Revizuirea fizică D. 98 (3): 1-708. Cod biblic : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . PMID 10020536 . Arhivat din original pe 09.01.2021 . Extras 2021-01-07 .  Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  3. ↑ Gell-Mann M. (1953). „Spin izotopic și noi particule instabile” (PDF) . Revizuirea fizică . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G . DOI : 10.1103/PhysRev.92.833 . Arhivat (PDF) din original pe 2020-12-19 . Extras 2021-01-07 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  4. ↑ Johnson G. Strange Beauty: Murray Gell-Mann and the Revolution in Twentieth-Century Physics . - Random House , 2000. - P. 119. - „Până la sfârșitul verii... [Gell-Mann] a terminat primul său articol mono, „Isotopic Spin and Curious Particles”, și l-a trimis la „Physical Review”. ”. Editorilor chiar nu le-a plăcut titlul și l-au schimbat în „Strange Particles”. Au refuzat din nou - deși aproape toată lumea a folosit acest termen - și au propus în schimb „Spin izotopic și particule noi instabile”. — ISBN 978-0-679-43764-2 . Arhivat pe 10 martie 2021 la Wayback Machine
  5. ↑ Nishijima K. (1955). „Teoria independenței de încărcare a particulelor V”. Progresul fizicii teoretice . 13 (3). Cod biblic : 1955PThPh..13..285N . DOI : 10.1143/PTP.13.285 .
  6. ↑ Gell-Mann M. The Eightfold Way: O teorie a simetriei interacțiunii puternice // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - P. 11. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Original: Gell-Mann M. (1961). „Calea optică: o teorie a simetriei interacțiunii puternice”. Raport de laborator Sincrotron CTSL-20 . Institutul de Tehnologie din California .
  7. ↑ Ne'eman Y. Derivarea interacțiunilor puternice din invarianța gauge // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Original Ne'eman Y. (1961). „Derivarea interacțiunilor puternice din invarianța gabaritului”. Fizica nucleară . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  8. ↑ Gell-Mann M. (1964). „Un model schematic de barioni și mezoni”. Scrisori de fizică . 8 (3): 214-215. Bibcode : 1964PhL.....8..214G . DOI : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  9. ↑ Zweig G. (1964). „Un model SU(3) pentru simetria interacțiunii puternice și ruperea acesteia.” Raport CERN Nr.8181/Th 8419 .
  10. ↑ Zweig G. (1964). „Un model SU(3) pentru simetria interacțiunii puternice și ruperea acesteia: II.” Raport CERN Nr.8419/Th 8412 .
  11. ↑ Carithers B., Grannis P. (1995). „Descoperirea Quarkului de top” (PDF) . Linia fasciculului . 25 (3): 4-16. Arhivat (PDF) din original pe 2016-12-03 . Consultat 2008-09-23 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  12. ↑ Bloom ED (1969). „Inelastic de înaltă energie e – p Imprăștire la 6° și 10°”. Scrisori de revizuire fizică . 23 (16): 930-934. Cod biblic : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  13. ↑ Breidenbach M. (1969). „Comportamentul observat al împrăștierii electron-protoni foarte inelastice” . Scrisori de revizuire fizică . 23 (16): 935-939. Cod biblic : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . Arhivat din original pe 2020-02-06 . Extras 2021-01-07 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  14. ↑ Friedman JI Drumul către Premiul Nobel . Universitatea Hue . Data accesului: 29 septembrie 2008. Arhivat din original la 25 decembrie 2008.
  15. ↑ Feynman R.P. (1969). „Coliziuni de hadroni cu energie foarte mare” (PDF) . Scrisori de revizuire fizică . 23 (24): 1415-1417. Cod biblic : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 . Arhivat (PDF) din original pe 2021-01-11 . Extras 2021-01-07 . Parametrul depreciat folosit |deadlink=( ajutor )
  16. ↑ S. Kretzer (2004). „CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects”. Revizuirea fizică D. 69 (11). arXiv : hep-th/0307022 . Cod biblic : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  17. ↑ Griffiths DJ Introducere în particulele elementare . - John Wiley & Sons , 1987. - P.  42 . - ISBN 978-0-471-60386-3 .
  18. ↑ Peskin ME, Schroeder DV O introducere în teoria câmpului cuantic . — Addison–Wesley , 1995. — P.  556 . - ISBN 978-0-201-50397-5 .

Literatură