S kvark

s-kvark (furcsa kvark)  (s )
Összetett alapvető részecske
Egy család Fermion
Csoport Quark
Generáció Második
Részt vesz az interakciókban erős ,
gyenge ,
elektromágneses ,
gravitációs
Típusok száma 3
Súly 95 ± 25  MeV / s 2
Elméletileg indokolt Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Felfedezve 1947
kvantumszámok
Elektromos töltés −1/ 3e
színtöltés r, g, b
Spin ½ ħ
A spin állapotok száma 2

A Strange kvark vagy az s -quark (a " furcsaság " kvantumszám nevéből származik , angolul furcsaság [1. megjegyzés] ) az elemi részecskék egyik fajtája, a hat ismert kvark egyike . A harmadik legnagyobb fénykvark. A furcsa kvarkok egyes hadronok részét képezik . A furcsa kvarkokat tartalmazó hadronokat furcsa részecskéknek nevezik (ez a név történelmileg az s -kvarkok felfedezése előtt keletkezett, és ennek a részecskecsoportnak az akkori titokzatos tulajdonságát tükrözte, amely élete során jelentősen meghaladta a többi ismert hadronét). A furcsa részecskék a kaonok ( K ), a furcsa D-mezonok ( D 
s), szigma barionok ( Σ ) és számos más.

Az IUPAP szerint az s szimbólum  a kvark hivatalos megjelölése, míg a "furcsa" kifejezést csak emlékező megjelölésnek szabad tekinteni. .

A furcsa kvark a bűbájos kvarkkal együtt a kvarkok második generációjának része . Elektromos töltése − 1⁄3  e , puszta tömege 95 _ +9
−3 MeV / c 2 [2] . Mint minden kvark , a furcsa kvark is egy alapfermion ½ spinnel , és részt vesz mind a négy alapvető kölcsönhatásban : gravitációs , elektromágneses , gyenge kölcsönhatásban és erős kölcsönhatásban . Egy furcsa kvark antirészecskéje egy furcsa antikvark (néha antistrange kvarknak is nevezik ), amely csak abban különbözik tőle, hogy bizonyos tulajdonságai azonos nagyságúak, de ellentétes előjelű .

Bár az első furcsa részecskét 1947-ben fedezték fel ( kaon ), magának a legfurcsább kvarknak (valamint a fel- és lefelé mutató kvarkok ) létezését Murray Gell-Mann és George Zweig csak 1964-ben feltételezte, hogy megmagyarázza az oktális osztályozási sémát. hadronokhoz . Az első bizonyíték a kvarkok létezésére 1968-ban a Stanford Linear Accelerator Centerben végzett mély rugalmatlan szórási kísérletekből származott . Ezek a kísérletek megerősítették az up-down kvarkok és tágabb értelemben furcsa kvarkok létezését, mivel jelenlétük szükséges volt a „nyolcutas” elmélet magyarázatához.

Történelem

A részecskefizika korai napjaiban (a XX. század első felében) a hadronokat , például a protonokat , neutronokat és pionokat valóban elemi , szerkezet nélküli és oszthatatlan részecskéknek tekintették. Később azonban új hadronokat fedeztek fel, és a "részecske állatkert" az 1930-as és 1940-es évek eleji néhány részecskéről az 1950-es évekre több tucatra nőtt. Kiderült, hogy egyes részecskék sokkal tovább élnek, mint mások; A részecskék nagy része az erős kölcsönhatás következtében elbomlott , élettartamuk körülbelül 10–23 másodperc volt. Amikor a gyenge kölcsönhatások miatt elbomlanak , élettartamuk körülbelül 10-10 másodperc volt. Ezeket a bomlásokat tanulmányozva Murray Gell-Mann (1953-ban) [3] [4] és Kazuhiko Nishijima (Nishijima) (1955-ben) [5] kidolgozta a furcsaság fogalmát (amit Nishijima az eta mezon η után eta töltésnek nevezett ). magyarázza a hosszú életű részecskék "furcsaságát". A Gell-Mann-Nishijima képlet  a furcsa bomlás magyarázatára tett erőfeszítések eredménye.

Munkájuk ellenére az egyes részecskék és a furcsaság fizikai alapjai közötti kapcsolat tisztázatlan maradt. 1961-ben Gell-Mann [6] és Yuval Ne'eman [7] egymástól függetlenül javasolt egy sémát a hadronok osztályozására, az úgynevezett " nyolc útját ", vagy más néven SU(3) ízszimmetriát , amely a hadronokat izospin multipletté rendezte . Az izospin és a furcsaság mögött meghúzódó fizikai alapokat csak 1964-ben magyarázták meg, amikor Gell-Mann [8] és George Zweig [9] [10] egymástól függetlenül javasolta a kvarkmodellt , amely akkoriban csak a felső, alsó és furcsa kvarkokat tartalmazta [11]. ] . A fel és le kvarkok az izospin hordozói voltak, a furcsa kvark pedig a furcsaság hordozója volt. Bár a kvarkmodell a nyolcszoros utat magyarázta, a kvarkok létezésére nem találtak közvetlen bizonyítékot a Stanford Linear Accelerator Centerben végzett 1968-as kísérletekig [12] [13] . Mélyen rugalmatlan szórási kísérletek kimutatták, hogy a protonoknak van alstruktúrája, és a három további alapvető részecskéből álló proton modellje összhangban van az adatokkal (ez megerősíti a kvark modellt ) [14] .

A tudósok eleinte vonakodtak a három részrészecske kvarkként való azonosításától, ehelyett Richard Feynman [15] [16] [17] parton - leírását részesítették előnyben , de idővel a kvarkok elmélete általánosan elfogadottá vált (lásd novemberi forradalom ) [18]. .

Az s -kvarkot tartalmazó hadronok

Néhány hadron vegyérték s -kvarkot tartalmaz, beleértve:

Minden hadron (beleértve azokat is, amelyek nem tartalmaznak vegyérték - s -kvarkot) tartalmaznak egy furcsa kvarkból és egy antikvarkból álló virtuális (tengeri) párok keverékét.

Jegyzetek

  1. ↑ Időnként az s -t angolként is megfejtették . oldalra (oldalra), mert az s -kvark esetében az I 3 izotóp spin vetületének értéke 0, míg az u ("felső") és d ("alsó") kvark izospin vetülete + 1 ⁄ 2 és − 1 ⁄ 2 értékeken [ 1] . Most ilyen dekódolást nem használnak, különösen azért, mert az izospin vetület nulla a második és harmadik generáció összes kvarkjára, és nem csak az s kvarkra. 

Linkek

  1. ↑ McGervey JD Bevezetés a modern  fizikába . — 2. kiadás. - New York: Academic Press, 1983. - P. 658. - ISBN 978-0-12-483560-3 . Archiválva : 2021. március 10. a Wayback Machine -nél
  2. ↑ Tanabashi M. et al. (Particle Data Group) (2018). „A részecskefizika áttekintése” . Fizikai áttekintés D. 98 (3): 1-708. Irodai kód : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . PMID 10020536 . Archiválva az eredetiből, ekkor: 2021-01-09 . Letöltve: 2021-01-07 .  Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  3. ↑ Gell-Mann M. (1953). „Izotóp-pörgés és új instabil részecskék” (PDF) . Fizikai áttekintés . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G . DOI : 10.1103/PhysRev.92.833 . Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2020-12-19 . Letöltve: 2021-01-07 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  4. ↑ Johnson G. Furcsa szépség: Murray Gell-Mann és a forradalom a huszadik századi fizikában . - Random House , 2000. - P. 119. - „Nyár végére... [Gell-Mann] elkészült első monocikkével, az „Izotóppörgés és kíváncsi részecskék” címmel, és elküldte a „Physical Review-nak” ”. A szerkesztőknek nagyon nem tetszett a cím, ezért „Furcsa részecskék”-re változtatták. Megint elutasították – bár szinte mindenki ezt a kifejezést használta –, és helyette „Izotóp-pörgést és új instabil részecskéket” javasoltak. — ISBN 978-0-679-43764-2 . Archiválva : 2021. március 10. a Wayback Machine -nél
  5. ↑ Nishijima K. (1955). „V részecskék töltésfüggetlenségének elmélete”. Az elméleti fizika fejlődése . 13. (3). Bibcode : 1955PThPh..13..285N . DOI : 10.1143/PTP.13.285 .
  6. ↑ Gell-Mann M. The Eightfold Way: Az erős kölcsönhatási szimmetria elmélete // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - P. 11. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Eredeti: Gell-Mann M. (1961). „A nyolcszoros út: Az erős kölcsönhatási szimmetria elmélete”. Synchrotron Laboratory Report CTSL-20 . California Institute of Technology .
  7. ↑ Ne'eman Y. Erős kölcsönhatások származtatása a mérőinvarianciából // The Eightfold Way / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Eredeti Ne'eman Y. (1961). „Erős kölcsönhatások származtatása mérőváltozatlanságból”. Nukleáris fizika . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  8. ↑ Gell-Mann M. (1964). "A barionok és mezonok sematikus modellje". Fizikai betűk . 8 (3): 214-215. Bibcode : 1964PhL.....8...214G . DOI : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  9. ↑ Zweig G. (1964). „Egy SU(3)-modell az erős interakciós szimmetriához és annak megszakításához.” CERN Jelentés No.8181/Th 8419 .
  10. ↑ Zweig G. (1964). „Egy SU(3)-modell az erős kölcsönhatási szimmetriához és annak megtöréséhez: II. CERN Jelentés No.8419/Th 8412 .
  11. ↑ Carithers B., Grannis P. (1995). „A csúcskvark felfedezése” (PDF) . Sugárvonal . 25 (3): 4-16. Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2016-12-03 . Letöltve: 2008-09-23 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  12. ↑ Bloom ED (1969). „High-Energy Inelastic e – p Szórás 6°-ban és 10°-ban”. Fizikai áttekintő levelek . 23 (16): 930-934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  13. ↑ Breidenbach M. (1969). „Nagyon rugalmatlan elektron-protonszórás megfigyelt viselkedése” . Fizikai áttekintő levelek . 23 (16): 935-939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . Archiválva az eredetiből, ekkor: 2020-02-06 . Letöltve: 2021-01-07 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  14. ↑ Friedman JI Út a Nobel-díjhoz . Hue Egyetem . Hozzáférés dátuma: 2008. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2008. december 25.
  15. ↑ Feynman R.P. (1969). „Nagyon nagy energiájú hadronok ütközései” (PDF) . Fizikai áttekintő levelek . 23 (24): 1415-1417. Irodai kód : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 . Archivált (PDF) az eredetiből ekkor: 2021-01-11 . Letöltve: 2021-01-07 . Elavult használt paraméter |deadlink=( súgó )
  16. ↑ S. Kretzer (2004). "CTEQ6 Parton disztribúciók nehéz kvark tömeghatásokkal". Fizikai áttekintés D. 69 (11). arXiv : hep-th/0307022 . Iránykód : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  17. ↑ Griffiths DJ Bevezetés az elemi részecskékbe . - John Wiley & Sons , 1987. -  42. o . - ISBN 978-0-471-60386-3 .
  18. ↑ Peskin ME, Schroeder DV Bevezetés a kvantumtérelméletbe . – Addison–Wesley , 1995. –  556. o . - ISBN 978-0-201-50397-5 .

Irodalom