B-кварк

Шаблон:Lowercase Шаблон:Картка частинка b-кварк (від Шаблон:Lang-en — дно, або beauty — краса) — одна з фундаментальних частинок у рамках теорії кварків та Стандартної моделі. Для b-кварка характерне особливе квантове число (аромат) — краса. Подібно до інших кварків b-кварк — ферміон зі спіном 1/2. Він бере участь у всіх типах фундаментальних взаємодій, має електричний заряд -1/3. Разом із t-кварком b-кварк входить до третього покоління фундаментальних частинок. Античастинка b-кварка називається b-антикварком.

Існування b-кварка теоретично передбачили Кобаясі Макото та Масукава Тосіхіде у 1973, намагаючись пояснити порушення CP-інваріантності. Назву bottom запропонував у 1974 Хаїм Харарі. Експериментально b-кварк відкрила група під керівництвом Леона Макса Ледермана 1977 року в Фермілабі в ході експеримента E288. Кобаясі та Масукава отримали Нобелівську премію за 2008.

Історія відкриття

Існування третього покоління кварків, яке включало Шаблон:Math- і [[t-кварк|Шаблон:Math-кварки]], було передбачено у 1973 році Макото Кобаясі і Тосіхіде Масукава для пояснення явища порушення CP-інваріантності.

Експериментальне підтвердження це явище отримало в 1977 році у лабораторії Фермілаб співтовариством Колумбія—Фермілаб—університет в Стоуні Брук (експеримент E288 по вивченню протонних зіткнень, керівник проекту — Леон Ледерман та ін.): в цьому експерименті була відкрита Іпсилон-частинка — векторний -Шаблон:Mathмезон, який утворений Шаблон:Math-кварком та Шаблон:Math-антикварком. Майже відразу сталося відкриття збуджених станів системи $b\bar{b}$: мезонних резонансів Шаблон:Math${\displaystyle }$, Шаблон:Math${\displaystyle }$ і Шаблон:Math${\displaystyle }$.

Процеси, які відбуваються з участю Шаблон:Math-кварка, носять жаргонну назву «B-фізика». Оскільки розпади Шаблон:Math-кварка у кварки більш легкого аромату сильно пригніченні і відбуваються в основному через слабку взаємодію, то в системах, які містять цю частинку, спостерігається багато цікавих процесів — зокрема, порушення CP-інваріантності, осциляції нейтральних B-мезонів, процеси із внеском петльових «пінгвінних» і Шаблон:Нп діаграм. Багато дослідів в області B-фізики в 2000-і роки виконані в експериментах BaBar (Стандфордський центр лінійного прискорювача, США) і Belle (KEK, Японія). Зараз головним експериментом, що досліджує адрони, що містять b-кварк є LHCb.

Адрони, які містять Шаблон:Math-кварк

• Іпсилон-мезон (Шаблон:Math-мезон, боттомоній) містить Шаблон:Math-кварк і Шаблон:Math-антикварк.
• [[B-мезон|Шаблон:Math-, Шаблон:Math-мезони]] містять Шаблон:Math-кварк і кварк (або антикварк) першого покоління ([[u-кварк|Шаблон:Math-]] або [[d-кварк|Шаблон:Math-кварк]]).
• $B_s^0$-мезони містять Шаблон:Math-кварк і [[s-кварк|Шаблон:Math-кварк]].
• $B_c^{\pm }$-мезони містять Шаблон:Math-кварк і [[c-кварк|Шаблон:Math-кварк]].
• Баріони, які містять Шаблон:Math-кварк і два більш легких кварка (${\mathrm{\Lambda }}_b^0$ і т. д.).

Частинка	Кварковий склад	Маса, Mc2 (МеВ)	Час життя або ширина	Спін-парність, ізоспін JP(I)	Основні моди розпаду
Шаблон:Math, $B^0$, $\stackrel{0}{\stackrel{‾}{B}}$	$u\bar{b}$, $b\bar{u}$, $d\bar{b}$, $b\bar{d}$	5279	1.6·10−12 c	0-(1/2)	D0+ін, D*+ін
				0-(1/2)	ν+ін, D++ін, D*+ін
Шаблон:Math	$b\bar{b}$	9460	53 кеВ	1-(0)	τ+τ−, e+e−, μ+μ−

В таблиці приведені маси, квантові числа, ширини деяких частинок, які мають в своєму складі $b$ або $\bar{b}$ кварки.

B-кварки і Нова фізика

Одна з цілей експериментів на Великому адронному колайдері — пошук відхилень від Стандартної моделі. Деякі з таких відхилень пов'язані з процесами народження і розпаду b-кварків, а саме:

• Надрідкісний розпад B-мезона і B_s-мезона на мюон-антимюонну пару відбувається в 3,7 разів частіше, ніж передбачає модель. Наразі, статистична значущість цього відхилення складає 2,2σ
• Значні відхилення від Стандартної моделі у розпаді b-кварка на s-кварк і мюон-антимюонну пару. Для цього каналу їх значущість досягає 3,6σ.
• Порушення лептонної універсальності — відношення ймовірностей розпаду з утворенням мюон-антимюонної пари і електрон-позитронної пари має бути близьким до одиниці, тоді як експерименти показують, що воно є суттєво нижчим.

Посилання

• Зведена таблиця характеристик кварків на сайті Particle Data Group. Шаблон:WebarchiveШаблон:Ref-en
• http://pdg.lbl.gov/2011/listings/rpp2011-list-b-quark.pdf Шаблон:WebarchiveШаблон:Ref-en
• Стаття про історію відкриття B-кварка на сайті Фермілаб Шаблон:WebarchiveШаблон:Ref-en
• Классификация адронов Шаблон:Webarchive на сайті Шаблон:Не перекладеноШаблон:Ref-ru
• Красивые частицы, b-кварк Шаблон:Webarchive на сайті «nuclphys.sinp.msu.ru»Шаблон:Ref-ru
• Шаблон:Cite journal
• Шаблон:Cite web
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Cite web