U kvark

u-kvark (up kvark, up kvark)  ( u )

Proton jako struktura dvou u-kvarků a jednoho d-kvarku
Sloučenina základní částice
Rodina Fermion
Skupina Quark
Generace První
Účastní se interakcí silný ,
slabý ,
elektromagnetický ,
gravitační
Počet typů 3
Hmotnost 2,01(3) MeV / s 2
Teoreticky oprávněné Gell-Mann , Zweig ( 1964 )
Objevil 1968
kvantová čísla
Elektrický náboj +2/3 e
barevný náboj r, g, b
Roztočit ½ ħ
Počet stavů otáčení 2

u-quark nebo top ( angl.  up ) quark , patří do první generace fundamentálních fermionů , má náboj +(2/3) e . Jako všechny kvarky se účastní všech čtyř typů interakcí : silné , slabé , elektromagnetické , gravitační . Spolu s d- kvarky tvoří u-kvarky nukleony ( protony a neutrony ), které jsou hlavními složkami atomového jádra . Proton se skládá ze dvou u-kvarků a jednoho d-kvarku, zatímco neutron se skládá z jednoho u-kvarku a dvou d-kvarků. Existují další hadrony obsahující u-kvarky. Antičásticí u-kvarku je u-antikvark, který se od u-kvarku liší znaménkem určitých interakčních charakteristik. Na současné úrovni znalostí je u-kvark částice bez struktury, tedy základní, jako jiné kvarky a leptony .

Existenci u-kvarku předpokládali Murray Gell-Mann a George Zweig v roce 1964 a experimentální důkazy existence byly získány v roce 1968 v SLAC National Accelerator Laboratory .

Historie

Na úsvitu částicové fyziky (první polovina 20. století) byly hadrony  - jako protony , neutrony , piony - spolu s elektrony / pozitrony a miony považovány za elementární částice. Zatímco však byly objevovány nové hadrony, „flotila částic“ rychle rostla a v 50. letech 20. století jich bylo již několik desítek. Pokusy o systematizaci částic byly nejasné až do roku 1960, kdy Murray Gell-Mann navrhl schéma klasifikace částic, metaforicky nazývané Osminásobná cesta [1] a založené na chuťové symetrii SU(3) [2] . Podobnou klasifikaci nezávisle navrhl Yuval Ne'eman v roce 1962 [3] [4]

Toto schéma kombinovalo hadrony s isospinovými multiplety , ale fyzikální základ pro toto nebyl jasný. V roce 1964 Gell-Mann [5] a George Zweig [6] [7] nezávisle vyvinuli model kvarku [8] . V té době zahrnoval tři kvarky (u, d , s ) [5] [6] [7] , které se svými antipartnery  — antikvarky tvořily všechny pozorované hadrony. Ale až do roku 1968 byl tento model pouze krásnou abstrakcí, dokud experimenty s hlubokým nepružným rozptylem na Stanford Linear Accelerator (SLAC) nepotvrdily, že protony mají vnitřní strukturu, to znamená, že se skládají z bodových objektů (dvě u- a jeden d -kvark) [9] [10] [11] . Richard Feynman nazval tyto bodové objekty partony [12] [13] [14] a v rámci teorie zvané Partonův model ( 1969 ) úspěšně popsal hluboce nepružné interakce [15] .

Gell-Mannova skupinová klasifikace a Feynmanův partonový model tedy hlásaly triumf kvarkové hypotézy . Souhrn současných experimentálních faktů nezpochybňuje platnost modelu.

Kvantová čísla

Spin u-kvarku je 1/2, parita je kladná. Projekce isospinu a slabého isospinu se rovnají +1/2 (znaménko je opačné než d-kvark). Baryonové číslo je +1/3 a leptonové číslo , podivnost , kouzlo , pravda a krása jsou 0. Stejně jako ostatní kvarky nese u-kvark jeden ze tří barevných nábojů (konvenčně nazývaných červený, modrý a zelený).

Mše

Hmotnost u-kvarku je podle posledních údajů 2,01 ± 0,03 MeV [16] . Je nejlehčí z kvarků.


Hadrony obsahující u-kvark

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Trope z buddhistické „ osmidílné stezky “, vedoucí k vysvobození z utrpení. To se týká řešení obtížnosti klasifikace.
  2. ↑ M. Gell-Mann. Osminásobná cesta: Teorie silné interakční symetrie // Osminásobná cesta. - Westview Press, 2000. - S. 11. - ISBN 0-7382-0299-1 . Originál: M. Gell-Mann. Osminásobná cesta: Teorie silné interakční symetrie. — California Institute of Technology, 1961.
  3. ↑ Y. Ne'emann. Odvození silných interakcí z invariance měřidla // Osminásobná cesta. - Westview Press, 2000. - ISBN 0-7382-0299-1 . Originál Y. Ne'emann. Odvození silných interakcí z kalibrační invariance // Nuclear Physics. - 1961. - T. 26 . - S. 222 . - doi : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  4. ↑ R. C. Olby, G. N. Cantor. Společník dějin moderní vědy. - Taylor & Francis, 1996. - S. 673. - ISBN 0415145783 .
  5. ↑ 1 2 M. Gell-Mann. Schematický model baryonů a mezonů // Physics Letters. - 1964. - T. 8 , č. 3 . — S. 214–215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  6. ↑ 1 2 G. Zweig. Model SU(3) pro silnou interakční symetrii a její prolomení // Zpráva CERN č.8181/Th 8419. - 1964.
  7. ↑ 1 2 G. Zweig. Model SU(3) pro silnou interakční symetrii a její prolomení: II // Zpráva CERN č.8419/Th 8412. - 1964.
  8. ↑ B. Carithers, P. Grannis. Objev Top Quark  // Beam Line. - SLAC, 1995. - T. 25 , č. 3 . — S. 4–16 .
  9. ↑ ED Bloom. Vysokoenergetický neelastický e – p Rozptyl při 6° a 10° // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , č. 16 . — S. 930–934 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  10. ↑ M. Breidenbach. Pozorované chování vysoce neelastického rozptylu elektronů a protonů // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , č. 16 . — S. 935–939 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.935 .
  11. ↑ JI Friedman. Cesta k Nobelově ceně . Univerzita Hue. Datum přístupu: 29. září 2008. Archivováno z originálu 21. února 2012.
  12. ↑ R. P. Feynman. Velmi vysokoenergetické srážky hadronů // Physical Review Letters. - 1969. - T. 23 , č. 24 . - S. 1415-1417 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .
  13. ↑ S. Kretzer a kol. . CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects // Physical Review D. - 2004. - V. 69 , No. 11 . - S. 114005 . - doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005 .
  14. ↑ DJ Griffiths. Úvod do elementárních částic . - John Wiley & Sons, 1987. - S.  42 . — ISBN 0-471-60386-4 .
  15. ↑ M. E. Peskin, D. V. Schroeder. Úvod do kvantové teorie pole . — Hospoda Addison-Wesley. Co., 1995. - S.  556 . — ISBN 0-201-50397-2 .
  16. ↑ Nejlehčí kvarky jsou váženy s neuvěřitelnou přesností (nepřístupný odkaz) . Membrana (04.07.2010). Datum přístupu: 1. března 2012. Archivováno z originálu 27. května 2012. 

Literatura