Tu quark

u-quark sau top ( eng.  up ) quark , aparține primei generații de fermioni fundamentali , are sarcină +(2/3) e . La fel ca toți quarcii, participă la toate cele patru tipuri de interacțiuni : puternic , slab , electromagnetic , gravitațional . Împreună cu d-quarkurile , u-quarkurile formează nucleoni ( protoni și neutroni ), care sunt constituenții principali ai nucleului atomic . Protonul este format din doi cuarci u și un cuarc d, în timp ce neutronul este format din un cuarc u și doi cuarcuri d. Există și alți hadroni care conțin cuarcuri u. Antiparticula cuarcului u este antiquarcul u, care diferă de cuarcul u prin semnul anumitor caracteristici de interacțiune. La nivelul actual de cunoștințe, quarcul u este o particulă fără structură, adică fundamentală, ca și alți quarci și leptoni .

Existența cuarcului u a fost postulată de Murray Gell-Mann și George Zweig în 1964 , iar dovezile experimentale ale existenței au fost obținute în 1968 la Laboratorul Național de Accelerator SLAC .

Istorie

În zorii fizicii particulelor (prima jumătate a secolului al XX-lea), hadronii  - cum ar fi protonii , neutronii , pionii - împreună cu electronii / pozitronii și muonii , erau considerați particule elementare. Cu toate acestea, în timp ce erau descoperiți noi hadroni, „flota de particule” a crescut rapid și în anii 1950 existau deja câteva zeci de ei. Încercările de sistematizare a particulelor au fost neclare până în 1960, când Murray Gell-Mann a propus o schemă de clasificare a particulelor, numită metaforic Calea de opt ori [1] și bazată pe simetria aromei SU(3) [2] . O clasificare similară a fost propusă independent de Yuval Ne'eman în 1962 [3] [4]

Această schemă a combinat hadroni peste multipleți isospin , dar baza fizică pentru aceasta nu era clară. În 1964, Gell-Mann [5] și George Zweig [6] [7] au avansat independent modelul cuarcului [8] . La acea vreme, cuprindea trei quarci (u, d , s ) [5] [6] [7] , care, împreună cu anti-partenerii lor  — antiquarci, formau toți hadronii observați. Dar până în 1968, acest model a fost doar o abstractizare frumoasă, până când experimentele de împrăștiere inelastică profundă de la Stanford Linear Accelerator (SLAC) au confirmat că protonii au o structură internă, adică sunt formați din obiecte punctiforme (două u- și un d). -quarc) [9] [10] [11] . Richard Feynman a numit aceste obiecte punctuale partoni [12] [13] [14] și în cadrul teoriei numite modelul Parton ( 1969 ) a descris cu succes interacțiuni profund inelastice [15] .

Astfel, clasificarea grupurilor lui Gell-Mann și modelul partonilor lui Feynman au proclamat triumful ipotezei cuarcului. Totalitatea faptelor experimentale actuale nu pune la îndoială validitatea modelului.

Numerele cuantice

Spinul quarcului u este 1/2, paritatea este pozitivă. Proiecțiile isospinului și isospinului slab sunt egale cu +1/2 (semnul este opus cuarcului d). Numărul barion este +1/3, iar numărul leptonului , ciudățenia , farmecul , adevărul și frumusețea sunt 0. Ca și alți quarci, quarcul u poartă una dintre cele trei încărcături de culoare (numite în mod convențional roșu, albastru și verde).

Masa

Masa cuarcului u, conform ultimelor date, este de 2,01 ± 0,03 MeV [16] . Este cel mai ușor dintre quarci.

Hadrone care conțin u-quark

• Mezoni :
  • Pionii încărcați (π ± ) conțin un u-quark și un d-antiquark (sau invers), în timp ce un pion neutru (π 0 ) conține o combinație liniară a unui u-quark și un u-antiquark și o combinație liniară a unui d-quark și un d-antiquark (precum și mezoni mai grei ρ- și ω- , vezi mai jos).
  • Kaonii încărcați (K ± ) conțin un u-quark sau un u-antiquark.
  • Mesonii η și η' fără aromă sunt o combinație liniară de mai multe perechi quark-antiquarc, inclusiv o pereche de u-quark și u-antiquark.
  • ρ ± - mezonii au aceeași compoziție ca pionii încărcați, doar spinul lor este 1, nu 0.
  • Mezonul neutru D 0 și mezonii B ± - încărcați conțin u-quarks și u-antiquarks.
• Barionii :
  • Protonul (p) conține doi cuarci u și un cuarc d, în timp ce neutronul (n) conține un cuarc u și doi cuarcuri d.
  • Barionul delta neutru (Δ 0 ), barionul delta pozitiv (Δ + ) și barionul delta dublu pozitiv (Δ ++ ) conțin unul, doi și, respectiv, trei u-quarks.
  • Particula neutră lambda (Λ 0 ) conține un u-quark. Particula lambda pozitivă fermecată (Λ + c ) este similară.
  • Particula sigma neutră (Σ 0 ) și particula sigma pozitivă (Σ + ) conțin unul și, respectiv, doi u-quarci.
  • Particula xy neutră (Ξ 0 ) și particula xi pozitivă fermecată (Ξ + c ) conțin cuarcul u.
  • Antiparticulele barionilor menționați mai sus conțin un u-antiquarc.

Vezi și

• Quarc
• Isospin

Note

1. ↑ Trop din „ Calea optică ” budistă , care duce la eliberarea de suferință. Aceasta se referă la soluția dificultății de clasificare.
2. ↑ M. Gell-Mann. The Eightfold Way: O teorie a simetriei interacțiunii puternice // The Eightfold Way. - Westview Press, 2000. - P. 11. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original: M. Gell-Mann. The Eightfold Way: O teorie a simetriei interacțiunii puternice. - Institutul de Tehnologie din California, 1961.
   
3. ↑ Y. Ne'emann. Derivarea interacțiunilor puternice din invarianța gauge // The Eightfold Way. - Westview Press, 2000. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original de Y. Ne'emann. Derivarea interacțiunilor puternice din invarianța gauge // Fizica nucleară. - 1961. - T. 26 . - S. 222 . - doi : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
   
4. ↑ R. C. Olby, G. N. Cantor. Companion la istoria științei moderne. - Taylor & Francis, 1996. - P. 673. - ISBN 0415145783 .
5. ↑ 1 2 M. Gell-Mann. Un model schematic de barioni și mezoni // Litere de fizică. - 1964. - T. 8 , nr 3 . — S. 214–215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
6. ↑ 1 2 G. Zweig. An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking // Raport CERN Nr.8181/Th 8419. - 1964.
7. ↑ 1 2 G. Zweig. An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II // Raport CERN Nr.8419/Th 8412. - 1964.
8. ↑ B. Carithers, P. Grannis. Descoperirea Top Quark  // Linia fasciculului. - SLAC, 1995. - T. 25 , Nr. 3 . — P. 4–16 .
9. ↑ ED Bloom. High-Energy Inelastic e – p Scattering la 6° și 10° // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , nr 16 . — S. 930–934 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
10. ↑ M. Breidenbach. Comportamentul observat al împrăștierii electron-protoni foarte inelastice // Scrisori de revizuire fizică. - 1969. - T. 23 , nr 16 . — S. 935–939 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.935 .
11. ↑ JI Friedman. Drumul către Premiul Nobel . Universitatea Hue. Data accesului: 29 septembrie 2008. Arhivat din original la 21 februarie 2012.  (nedefinit)
12. ↑ R. P. Feynman. Coliziuni cu energie foarte mare de hadroni // Scrisori de revizuire fizică. - 1969. - T. 23 , Nr. 24 . - S. 1415-1417 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .
13. ↑ S. Kretzer și colab. . CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects // Revista fizică D. - 2004. - V. 69 , No. 11 . - S. 114005 . - doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
14. ↑ DJ Griffiths. Introducere în particulele elementare . - John Wiley & Sons, 1987. - P.  42 . — ISBN 0-471-60386-4 .
15. ↑ M. E. Peskin, D. V. Schroeder. O introducere în teoria câmpului cuantic . — Addison-Wesley Pub. Co., 1995. - S.  556 . — ISBN 0-201-50397-2 .
16. ↑ Cele mai ușoare quarcuri sunt cântărite cu o acuratețe incredibilă (link inaccesibil) . Membrana (04.07.2010). Data accesului: 1 martie 2012. Arhivat din original pe 27 mai 2012. (nedefinit) 

Literatură

• O descriere cuprinzătoare a tuturor proprietăților cunoscute ale cuarcului u se găsește în Review of Particle Properties [1]  (eng.) , [2]  (eng.) .