S kvark

s-kvark (podivný kvark)  (s )
Sloučenina základní částice
Rodina Fermion
Skupina Quark
Generace Druhý
Účastní se interakcí silný ,
slabý ,
elektromagnetický ,
gravitační
Počet typů 3
Hmotnost 95 ± 25  MeV / s 2
Teoreticky oprávněné Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Objevil 1947
kvantová čísla
Elektrický náboj −1/3 e
barevný náboj r, g, b
Roztočit ½ ħ
Počet stavů otáčení 2

Strange kvark nebo s -quark (odvozeno od názvu kvantového čísla " divnost ", anglicky podivnost [pozn. 1] ) je druh elementárních částic , jeden ze šesti známých kvarků . Třetí největší ze všech lehkých kvarků. Podivné kvarky jsou součástí některých hadronů . Hadrony obsahující podivné kvarky se nazývají podivné částice (tento název historicky vznikl před objevem s -kvarků a odrážel v té době tajemnou vlastnost této skupiny částic, která za života výrazně převyšovala ostatní známé hadrony). Podivné částice jsou kaony ( K ), podivné mezony D ( D
s), sigma baryony ( Σ ) a řada dalších.

Podle IUPAP je symbol s  oficiálním označením pro kvark, zatímco termín „divný“ by měl být považován pouze za označení mnemotechnické pomůcky. .

Podivný kvark je spolu s kvarkem charmed součástí druhé generace kvarků. Má elektrický náboj − 1 ⁄ 3  e a holou hmotnost 95 +9
−3 MeV / c2 [ 2 ] . Jako všechny kvarky je i kvark podivný základní fermion se spinem ½ a účastní se všech čtyř základních interakcí : gravitační , elektromagnetické , slabé interakce a silné interakce . Antičástice podivného kvarku je podivný antikvark (někdy nazývaný antidivný kvark ), který se od něj liší pouze tím, že některé jeho vlastnosti mají stejnou velikost, ale opačné znaménko .

Ačkoli první podivná částice byla objevena v roce 1947 ( kaon ), existenci nejpodivnějšího kvarku samotného (stejně jako up a down kvarků ) předpokládali až v roce 1964 Murray Gell-Mann a George Zweig , aby vysvětlili schéma klasifikace oktalových cest. pro hadrony . První důkaz o existenci kvarků přišel v roce 1968 z experimentů s hlubokým nepružným rozptylem ve Stanfordském centru lineárních urychlovačů . Tyto experimenty potvrdily existenci kvarků up a down a obecněji podivných kvarků, protože jejich přítomnost byla nezbytná k vysvětlení teorie „osmi cest“.

Historie

V raných dobách částicové fyziky (první polovina 20. století) byly hadrony , jako jsou protony , neutrony a piony , považovány za skutečně elementární , bezstrukturní a nedělitelné částice. Později však byly objeveny nové hadrony a „částicová zoo“ se rozrostla z několika částic na počátku 30. a 40. let na několik desítek v 50. letech. Ukázalo se, že některé částice žijí mnohem déle než jiné; většina částic se rozpadla v důsledku silné interakce a měla životnost asi 10 −23 s. Když se rozpadly kvůli slabým interakcím , jejich životnost byla asi 10 - 10 sekund. Studiem těchto rozpadů vyvinuli Murray Gell-Mann (v roce 1953) [3] [4] a Kazuhiko Nishijima (Nishijima) (v roce 1955) [5] koncept podivnosti (který Nishijima nazval náboj eta podle mezonu eta η ) vysvětlit „podivnost“ částic s dlouhou životností. Vzorec Gell-Mann-Nishijima  je výsledkem těchto snah vysvětlit podivné rozpady.

Navzdory jejich práci zůstal vztah mezi každou částicí a fyzikálním základem podivnosti nejasný. V roce 1961 Gell-Mann [6] a Yuval Ne'eman [7] nezávisle navrhli schéma pro klasifikaci hadronů nazvané " cesta osmi ", také známá jako SU(3) symetrie chuti , která uspořádala hadrony do isospinových multipletů . Fyzikální základ isospinu a podivnosti byl vysvětlen až v roce 1964, kdy Gell-Mann [8] a George Zweig [9] [10] nezávisle navrhli kvarkový model , který v té době zahrnoval pouze horní , dolní a podivné kvarky [11 ] . Kvarky up a down byly nositeli isospinu a podivný kvark byl nositelem podivnosti. Ačkoli kvarkový model vysvětlil osminásobnou cestu, žádný přímý důkaz existence kvarků nebyl nalezen až do experimentů v roce 1968 ve Stanfordském lineárním akcelerátorovém centru [12] [13] . Experimenty s hlubokým nepružným rozptylem ukázaly, že protony mají substrukturu a že model protonu sestávajícího ze tří fundamentálních částic je v souladu s daty (čímž je potvrzen kvarkový model ) [14] .

Zpočátku se vědci zdráhali identifikovat tři subčástice jako kvarky, místo toho dali přednost partonovému popisu Richarda Feynmana [15] [16] [17] , ale postupem času se teorie kvarků stala obecně uznávanou (viz listopadová revoluce ) [18]. .

Hadrony obsahující s -kvark

Některé hadrony obsahují valenční s -kvark, včetně:

Všechny hadrony (včetně těch, které neobsahují valenční s -kvarky) obsahují příměs virtuálních (mořských) párů sestávajících z podivného kvarku a antikvarku.

Poznámky

  1. ↑ Občas bylo s také dešifrováno jako angličtina. do strany (do strany), protože pro s -kvark je hodnota projekce izotopového spinu I 3 rovna 0, zatímco projekce izospinu kvarků u („horní“) a d („dolní“) nabývá na hodnotách + 1 ⁄ 2 , respektive − 1 ⁄ 2 [1] . Nyní se takové dekódování nepoužívá zejména proto, že projekce izospinu je rovna nule pro všechny kvarky druhé a třetí generace, nejen pro kvark s . 

Odkazy

  1. ↑ McGervey JD Úvod do moderní  fyziky . — 2. vyd. - New York: Academic Press, 1983. - S. 658. - ISBN 978-0-12-483560-3 . Archivováno 10. března 2021 na Wayback Machine
  2. ↑ Tanabashi M. a kol. (Skupina údajů o částicích) (2018). „Přehled částicové fyziky“ . Fyzický přehled D. 98 (3): 1-708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . DOI : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . PMID  10020536 . Archivováno z originálu dne 2021-01-09 . Získáno 2021-01-07 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
  3. ↑ Gell-Mann M. (1953). „Izotopové rotace a nové nestabilní částice“ (PDF) . Fyzický přehled . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv...92..833G . DOI : 10.1103/PhysRev.92.833 . Archivováno (PDF) z originálu dne 2020-12-19 . Získáno 2021-01-07 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
  4. ↑ Johnson G. Strange Beauty: Murray Gell-Mann and the Revolution in Twentieth-Century Physics . - Random House , 2000. - S. 119. - "Do konce léta... [Gell-Mann] dokončil svůj první monočlánek, "Izotopové roztočení a zvědavé částice", a poslal jej do "Physical Review" “. Název se redakci opravdu nelíbil a změnila ho na „Strange Particles“. Znovu odmítli – i když tento termín používali téměř všichni – a místo toho navrhli „Izotopový spin a nové nestabilní částice“. — ISBN 978-0-679-43764-2 . Archivováno 10. března 2021 na Wayback Machine
  5. ↑ Nishijima K. (1955). „Teorie nábojové nezávislosti částic V“. Pokrok teoretické fyziky . 13 (3). Bibcode : 1955PThPh..13..285N . DOI : 10.1143/PTP.13.285 .
  6. ↑ Gell-Mann M. Osminásobná cesta: Teorie silné interakční symetrie // Osminásobná cesta / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - S. 11. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Originál: Gell-Mann M. (1961). „Osminásobná cesta: Teorie silné interakční symetrie“. Synchrotron Laboratory Report CTSL-20 . Kalifornský technologický institut .
  7. ↑ Ne'eman Y. Odvození silných interakcí z invariance měřidla // Osminásobná cesta / M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. - Westview Press , 2000. - ISBN 978-0-7382-0299-0 . Původní Ne'eman Y. (1961). „Odvození silných interakcí z invariance měřidla“. Jaderná fyzika . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . DOI : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  8. ↑ Gell-Mann M. (1964). „Schamatický model baryonů a mezonů“ . Písmena z fyziky . 8 (3): 214-215. Bibcode : 1964PhL.....8..214G . DOI : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  9. ↑ Zweig G. (1964). "Model SU(3) pro silnou interakční symetrii a její porušení." Zpráva CERN č.8181/Th 8419 .
  10. ↑ Zweig G. (1964). "Model SU(3) pro silnou interakční symetrii a její porušení: II." Zpráva CERN č.8419/Th 8412 .
  11. ↑ Carithers B., Grannis P. (1995). „Objev Top Quark“ (PDF) . Linie paprsku . 25 (3): 4-16. Archivováno (PDF) z originálu dne 2016-12-03 . Získáno 23.09.2008 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
  12. ↑ Bloom ED (1969). „Vysokoenergetický neelastický e – p rozptyl při 6° a 10°“. Fyzické kontrolní dopisy . 23 (16): 930-934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  13. ↑ Breidenbach M. (1969). „Pozorované chování vysoce neelastického rozptylu elektronů a protonů“ . Fyzické kontrolní dopisy . 23 (16): 935-939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . Archivováno z originálu dne 2020-02-06 . Získáno 2021-01-07 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
  14. ↑ Friedman JI Cesta k Nobelově ceně . Univerzita Hue . Datum přístupu: 29. září 2008. Archivováno z originálu 25. prosince 2008.
  15. ↑ Feynman R.P. (1969). „Velmi vysokoenergetické srážky hadronů“ (PDF) . Fyzické kontrolní dopisy . 23 (24): 1415-1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F . DOI : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 . Archivováno (PDF) z originálu dne 2021-01-11 . Získáno 2021-01-07 . Použitý zastaralý parametr |deadlink=( nápověda )
  16. ↑ S. Kretzer (2004). „CTEQ6 Parton Distribution with Heavy Quark Mass Effects“ . Fyzický přehled D. 69 (11). arXiv : hep-th/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . DOI : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  17. ↑ Griffiths DJ Úvod do elementárních částic . - John Wiley & Sons , 1987. - S.  42 . - ISBN 978-0-471-60386-3 .
  18. ↑ Peskin ME, Schroeder DV Úvod do kvantové teorie pole . — Addison–Wesley , 1995. — S.  556 . - ISBN 978-0-201-50397-5 .

Literatura