Что такое очарованный кварк

Что такое очарованный кварк

Почти все наблюдаемые частицы принадлежат одному из двух семейств: лептонам и адронам. Основное различие между ними состоит в том, что адроны не участвуют в сильном взаимодействии, а лептоны участвуют. Другое важное различие состоит в том, что в 60-х годах были известны четыре лептона ( ) и их античастицы и более сотни адронов.

Лептоны считаются элементарными частицами, т.к. они, насколько известно, не распадаются на составные части, не обнаруживают никакой внутренней структуры и не имеют определённого размера. (Попытки определить размеры лептонов показали, что верхний предел составляет ). С другой стороны, адроны оказались более сложными частицами. Эксперименты показали, что адроны обладают внутренней структурой, и их обилие наводит на мысль, что адроны совсем не элементарны. Для решения этой проблемы М. Гелл-Манн и Г. Цвейг в 1963 г. Независимо друг от друга высказали идею, согласно которой все известные адроны не элементарны, а построены из трёх более фундаментальных точечных объектов, называемых кварками. Подобно лептонам кварки представляют собой истинно элементарные частицы. Три «сорта» кварков были обозначены буквами

Предполагается, что кварки имеют дробный электрический заряд (равный 1/3 или 2/3 заряда электрона, т.е. меньше заряда, который раньше считался минимальным). Все известные в то время адроны теоретически можно было построить из кварков трёх видов: u, d, s. Мезоны состоят из сочетания кварк-антикварк. Например, -мезон представляет собой пару ud. Барионы состоят из трёх кварков. Например, нейтрон n = ddu, а антипротон uud.

Вскоре после появления гипотезы кварков физики занялись поиском этих частиц с дробным знаком. Хотя имеются новейшие экспериментальные доказательства их существования, непосредственно обнаружить кварки не удалось. Было высказано предположение, что кварки очень сильно связаны и не существуют в свободном состоянии (заключены в адронах).

В 1964 г. ряд физиков высказали предположение о существовании четвертого кварка. Они основывались на глубокой симметрии природы, включая связь кварков и лептонов. Если существует (как считали в 60-х годах) четыре лептона, то и кварков должно быть четыре.

Четвертый кварк получил название очарованный. Его электрический заряд должен быть равен 2/3е. Кроме того, этот кварк должен обладать ещё одним свойством, отличающим его от трёх остальных кварков. Это новое свойство, или квантовое число, было названо очарованием. Предполагалось, что очарование ведёт себя подобно странности: сохраняется в сильном и электромагнитном взаимодействии и не сохраняется в слабом взаимодействии. У нового очарованного кварка с = +1, у его антикварка с = – 1.

Между тем до 1974 г. необходимости в очарованном кварке не возникало. В этом году был открыт тяжёлый -мезон: его масса 3100 МэВ. Для объяснения существования этого тяжёлого мезона и других тяжёлых мезонов, которые были открыты позже, и понадобился очарованный кварк.

После открытия (экспериментального) τ-лептона с массой 178 МэВ и соответствующего -семейства лептонов стало насчитываться шесть частиц (и шесть античастиц). Исходя из закона, предположили существование ещё двух кварков: b-кварки (bottom – низ или beauty – красивый) и t-кварки (truth – истинное). Соответственно, новые свойства (квантовые числа), отличающие новые кварки от ранее известных, называются t и b-свойствами или истиной и красотой.

Вскоре после сформирования модели кварков было выдвинуто предположение, что кварки обладают ещё одним свойством (или качеством), которое получило название цвет. Различие между пятью и шестью кварками u, d, s, c, b, t стали называть ароматом. Согласно существующим представлениям, каждый из ароматов кварка может иметь три цвета, обычно обозначаемых как красный, зеленый и синий. Цвета антикварков называются, соответственно антикрасный, антизеленый и антисиний. Барионы содержат три кварка – по одному каждого цвета; мезоны состоят из пары кварк-антикварк определенного цвета и соответствующего антицвета, поэтому и барионы, и мезоны оказываются «белыми» или «бесцветными».

Считается, что сильное взаимодействие адронов сводится к взаимодействию составляющих его кварков. Частицы, переносящие взаимодействие, называются глюонами (от англ. glue – клей). Согласно теории существует восемь глюонов – все с нулевой массой покоя, часть из них имеют цветовой заряд. Таким образом, глюоны пришли на смену мезонам в качестве частиц, переносящих сильное взаимодействие (цветовое). Переносчиками слабого взаимодействия являются — и -частицы. Это взаимодействие обусловлено слабым зарядом, которым обладает каждая частица.

Таким образом, у каждой элементарной частицы есть электрический заряд, слабый заряд, цветовой заряд и гравитационная масса (хотя одна или даже несколько из этих характеристик могут быть равны нулю). Например, цветовой заряд всех лептонов равен нулю, поэтому они не участвуют в сильном взаимодействии.

Резюмируя все вышеизложенное, можно сделать вывод, что в современных теориях истинно элементарными частицами являются фотоны, лептоны, кварки, глюоны, — и -частицы. До сих пор наблюдались только комбинации кварков (барионы, мезоны). Весьма вероятно, что кварки не существуют в свободном состоянии. С другой стороны, некоторые физики считают, что лептоны и кварки не являются фундаментальными частицами, а состоят из ещё более фундаментальных частиц.

Источник

Очарованный кварк

Адроны, содержащие c-кварк

Некоторые адроны содержат с-кварк и/или антикварк, в том числе:

Примечания

Ссылки

ПравитьФермионы: Кварки: Верхний · Нижний · Странный · Очарованный · Прелестный · ИстинныйЛептоны: Электрон · Позитрон · Мюон · Тау-лептон · НейтриноКалибровочные бозоны: Фотоны · W- и Z-бозоны · ГлюоныДо сих пор не обнаружены: Бозон Хиггса · Гравитон · Другие гипотетические частицы

Полезное

Смотреть что такое «Очарованный кварк» в других словарях:

очарованный кварк — žavusis kvarkas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. charm quark; charmed quark vok. Charm Quark, n rus. очарованный кварк, m pranc. quark charme, m … Fizikos terminų žodynas

Кварк — В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете … Википедия

C-кварк — (очарованный кварк) Символ: с Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Второе Участвует во взаимодействиях … Википедия

С-кварк — c кварк (очарованный кварк) Символ: с Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Второе Участвует во взаимодействиях: сильное, слабое, электромагнитное, гравитационное … Википедия

c-кварк — (очарованный кварк) Символ: с Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Второе Участвует во взаимодействиях: сильное, слабое … Википедия

B-кварк — (прелестный кварк, красивый кварк, бьюти кварк, донный кварк, боттом кварк) Символ: b Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Третье Участвует во … Википедия

S-кварк — (странный кварк) Символ: s Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Второе Участвует во взаимодействиях … Википедия

U-кварк — (верхний кварк, ап кварк) Символ: u Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Первое Участвует во взаимодействиях … Википедия

D-кварк — (нижний кварк, даун кварк) Символ: d Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Первое Участвует во взаимодействиях … Википедия

T-кварк — (истинный кварк, топ кварк) Символ: t Состав: Элементарная частица Семья: Фермион Группа: Кварк Поколение: Третье Участвует во взаимодействиях … Википедия

Источник

Что такое очарованные кварки?

С-кварк, или очарованный кварк, — это кварк второго поколения с массой 1,25 ГэВ (немногим больше, чем масса протона). Открытие этой частицы породило целую «физику очарования», или «очарованную физику».

Впервые слово «кварк» появилось в романе Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану», где есть фраза «Три кварка для мистера Марка!». В 60-е годы ХХ века, когда ученые занялись построением теории элементарных частиц, термин «кварк» предложил использовать американский физик, лауреат Нобелевской премии Мюррей Гелл-Манн.

Что такое кварк?

Кварк — это фундаментальная частица в Стандартной модели (современная теория строения и взаимодействий элементарных частиц), обладающая электрическим зарядом, не наблюдаемая в свободном состоянии, но входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких, как протоны и нейтроны). Кварки являются бесструктурными, точечными частицами. Они могут быть внутри адронов, а при распаде частиц способны комбинироваться так, что в результате в продуктах распада видны не кварки, а только какие-то элементарные частицы.

Всего существует шесть типов кварков, обозначаемых буквами u, d, s, c, b, t (от английских слов «up», «down», «strange», «charm», «bottom», «top»).

Кварки группируются в пары: первая пара — это u- и d-кварки, вторая пара — это c- и s-кварки, третья пара — это top и bottom. Эти пары кварков обладают абсолютно идентичными свойствами, единственное, что их отличает, — каждая следующая пара тяжелее предыдущей.

Что такое очарованный кварк?

С-кварк, или очарованный кварк (charm quark, charmed quark, c-quark, — от англ. сharm — «обаяние», «чары») — кварк с зарядом +(2/3)e, принадлежащий ко второму поколению. Он имеет массу 1,25 ГэВ (немногим больше, чем масса протона) и занимает третье место по массе среди кварков (после тяжелых t- и b-кварков).

С-кварк был зарегистрирован в 1974 году в результате открытия J/ψ-частицы группами ученых из Национальной ускорительной лаборатории SLAC, оператором которой является Стэнфордский университет в Калифорнии, и из Брукхейвенской национальной лаборатории (Аптон, штат Нью-Йорк). Одна из групп назвала новую частицу J, вторая предложила название ψ. После непродолжительного спора был принят компромисс (J/ψ). Эта частица с так называемым скрытым очарованием (чармоний) состоит из очарованных кварка и антикварка.

Источник

На Большом адронном коллайдере открыли новую форму материи

Коллаборация LHCb, одного из экспериментов Большого адронного коллайдера, куда входят представители нескольких университетов, объявила об открытии новой частицы — экзотического тетракварка Tcс+. Частица сильно выделяется среди собратьев и представляет собой новую форму материи.

Тетракварк — это экзотическая элементарная частица, адрон, состоящий из двух кварков и двух антикварков. Экзотическими тетракварки называют, потому что изначально считалось, что адроны могут состоять или из пары кварк-антикварк (такой адрон называется мезоном), или из трех кварков (в этом случае адрон называется барионом; барионами являются, например, протон или нейтрон). Барионов и мезонов известно много, и они хорошо изучены. Однако более 50 лет назад было сделано предположение, что существуют адроны, состоящие из четырех и даже пяти кварков – тетракварки и пентакварки. На данный момент экспериментально уже обнаружено 4 пентакварка и около 20 тетракварков.

«Частица обладает уникальными свойствами и фактически представляет собой новую форму материи, – пояснил участник коллаборации LHCb, заведующий лабораторией ИЯФ СО РАН, академик РАН Александр Бондарь. — c-кварки, входящие в новый тетракварк, относительно тяжелые: каждый обладает массой в 1,5 массы протона. Частица имеет положительный заряд (+1) и массу приблизительно 3,875 ГэВ».

Известные науке тетракварки могут включать в себя различную комбинацию кварков, но их объединяет то, что в них всегда содержится очарованный кварк и очарованный антикварк. Tcс+ принадлежит совершенно новому семейству частиц, так как он содержит два очарованных кварка, но ни одного антикварка, объясняют в РАН. С-кварк, или очарованный кварк, — кварк с зарядом +(2/3)e, он занимает третье место по массе среди кварков (после тяжелых t- и b-кварков).

«Мы уверены, что именно наличие двух тяжелых кварков в такой системе принципиально важно для того, чтобы эта система была достаточно устойчивой и долгоживущей. В частности, есть уверенность, что если c-кварки (очарованные кварки) заменить на b-кварки (прелестные кварки), то такая частица будет жить много дольше».

Ученые намерены заняться изучением внутренней структуры частицы.

«При массе чуть больше массы ядра гелия мы оценили размер Tcс+ примерно равным ядру атома радия (который в 50 раз тяжелее ядра гелия), то есть наша новая частица очень «рыхлая». Далее мы должны понять внутреннюю структуру этой частицы. Например, она может быть похожа на «атом», у которого есть очень маленькое и тяжелое «ядро», состоящее из двух очарованных кварков, окруженных облаком очень большого размера из легких антикварков. Или же она может быть похожа на «молекулу», в которой две тяжелые частицы вращаются друг от друга на расстоянии примерно в 8-10 раз большего размера каждой из этих частиц. Это основные варианты, и мы надеемся в какой-то момент узнать, какой именно сценарий реализуется в природе», — комментируют в РАН.

Источник

Очарование (физика)

Адроны, содержащие c-кварк

Некоторые адроны содержат с-кварк и/или антикварк, в том числе:

Примечания

Ссылки

ПравитьФермионы: Кварки: Верхний · Нижний · Странный · Очарованный · Прелестный · ИстинныйЛептоны: Электрон · Позитрон · Мюон · Тау-лептон · НейтриноКалибровочные бозоны: Фотоны · W- и Z-бозоны · ГлюоныДо сих пор не обнаружены: Бозон Хиггса · Гравитон · Другие гипотетические частицы

Полезное

Смотреть что такое «Очарование (физика)» в других словарях:

Физика — I. Предмет и структура физики Ф. – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи и законы её движения. Поэтому понятия Ф. и сё законы лежат в основе всего… … Большая советская энциклопедия

Хиральность (физика) — Аромат в физике элементарных частиц п·Ароматы и квантовые числа: Лептонное число … Википедия

Киральность (физика) — Аромат в физике элементарных частиц п·Ароматы и квантовые числа: Лептонное число … Википедия

Аромат (физика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Аромат (значения). Аромат в физике элементарных частиц п·квантовые числа: Лептонное … Википедия

Заряд (физика) — Эта статья о понятии заряда в самом общем физическом смысле. О заряде, связанном с электрическими явлениями см. Электрический заряд; о других значениях см. Заряд (значения). В физике понятие заряд используется для… … Википедия

Негатрон (физика) — Электрон Символ Масса 9,10938215(45)×10−31кг, 0,510998910(13) МэВ/c2 Античастица позитрон Классы фермион, лептон … Википедия

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ — Введение. Э. ч. в точном значении этого термина первичные, далее неразложимые ч цы, из к рых, по предположению, состоит вся материя. В совр. физике термин «Э. ч.» обычно употребляется не в своём точном значении, а менее строго для наименования… … Физическая энциклопедия

Гиперзаряд — Аромат в физике элементарных частиц п·Ароматы и квантовые числа: Лептонное число … Википедия

Зенон — Зенон, сын Мнасея (или Демея), из Кития, что на Кипре, греческом городе с финикийскими поселенцами. У него была кривая шея (говорит Тимофей Афинский в Жизнеописаниях ), а сам он, по свидетельству Аполлония Тирского, был худой, довольно… … О жизни, учениях и изречениях знаменитых философов

ОЧАРОВАННЫЕ ЧАСТИЦЫ — семейство адронов, обладающих квант. числом «очарование». Св ва «О.» ч. Легко понять, если предположить существование нового, «очарованного» кварка с кварка (с от первой буквы англ. слова charm очарование) с электрич. зарядом +2/3 е. Тогда… … Физическая энциклопедия

Источник