html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

FAQ: Топ-кварк

7 фактов о наиболее массивной частице Стандартной модели

Согласно современным представлениям микромир, то есть мир на субъядерных расстояниях, устроен из шести кварков, трёх заряженных лептонов и соответствующих нейтрино. Лептоны и кварки являются фермионами с полуцелым спином. Кварки участвуют в сильных и электрослабых взаимодействиях, лептоны — только в электрослабых. Взаимодействия обусловлены обменами векторными бозонами.

1

Глюоны ответственны за сильные взаимодействя, а фотоны, W- и Z-бозоны — за электрослабые. Кварки и лептоны образуют три поколения по два кварка и два лептона в каждом. В первое поколение входят u- и d-кварки, электрон и электронное нейтрио. Второе поколение представлено c- и s-кварками, мюоном и мюонным нейтрино. В последнее третье поколение входят топ- и b-кварки, тау-лептон и тау-нейтрино. Все эти лептоны и кварки обнаружены экспериментально и многие их свойства уже известны. Тор-кварк, последний из обнаруженных, является самой тяжелой из всех открытых до сих пор элементарных частиц. Теория, которая описывает такой микромир из взаимодействующих кварков, лептонов и бозонов, называется Стандарной моделью.

2

Кварковая модель была предложена Гелл-Манном в 60-х годах прошлого века для того, чтобы объяснить структуру протона, нейтрона и ряда других известных к тому времени частиц. Массы u- и d- (up и down) кварков составляли примерно треть массы протона, потому что протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка (нейтрон состоит из двух d-кварков и одного u-кварка). Топ-кварк, который был обнаружен на коллайдере Теватрон в 1995 году, имеет массу, равную примерно 173 массам протона, он в 173 раза тяжелее, чем протон. И именно то, что он такой тяжелый, делает его очень необычным объектом, отличным от всех остальных кварков. Поиски топ-кварка проходили на Теватроне в течение примерно десяти лет и завершились открытием топ-кварка ( его еще называют t-кварк) в процессе парного рождения, когда он рождается вместе со своей античастицей антитоп-кварком. Этот процесс происходит за счет сильных взаимодействий. Топ-кварк может рождаться также одиночно в электрослабых взаимодействиях. Первое указание на одиночное рождение было получено на коллайдере Теватрон в 2007 году, и получило окончательное подтверждение в 2009 году. На Большом адронном коллайдере (БАК) топ-кварк был обнаружен достаточно быстро как в парном, так и в одиночном рождении.

3

В природе топ-кварк просто так не существует. Это крайне нестабильная частица, время жизни которой примерно несколько единиц на 10 в минус 25-ой степени секунды. Нам даже трудно себе представить такое маленькое время. Топ-кварк существовал в первые мгновения после возникновения нашей Вселенной во время большого взрыва, но очень быстро распадался. Но в лабораторных условиях его можно создать искусственно, если получить соответствующую энергию, при которой процесс его рождения может происходить. И это, в частности, впервые было достигнуто на коллайдере Теватрон, который в сентябре 2011 года закончил свою работу.

Э.Э. Боос. Физика топ-кварка, хиггсовского бозона и суперсимметрии, c.156-281,В кн: Летняя школа Фонда Д. Зимина "Династия": «Физика элементарных частиц в преддверии Большого адронного коллайдера.». М.: ЛЕНАНД, 2011, 400 с.

4

Сейчас физика топ-кварка – это чень интересная область исследований на БАК. После рождения в столкновениях на коллайдере топ-кварк очень быстро распадается и, в отличие от всех остальных кварков, не образует адроны, т.е. связные состояния с другими кварками. Причина в том, что топ-кварк распадается быстрее, чем то характерное время, за которое формируется адрон. Топ-кварк распадается практически стопроцентно на W-бозон и b-кварк. W-бозон в свою очередь распадется по различным каналам либо в заряженные лептоны и соответствующие нейтрино, либо в заряженную пару кварк и антикварк. Рождающиеся в распаде W-бозонов кварки и антикварки увлекают за собой другие кварки, антикварки и глюоны из вакуума и образуют многие адроны, которые летят в основном в направлении кварков и антикварков, получившихся в распаде W-бозонов. Такие потоки адронов, сосредоточенные в достаточно узком конусе, называются струями и детектируются в детекторе. B-кварк также подхватывает из вакуума другие кварки и образует струю с некоторыми особыми по отношению к другим струям свойствами, называемую b-струей. Затем информация об измеренных энергиях и направлениях вылета конечных частиц и струй от распадов топ-кварков анализируется, и этот анализ позволяет определить массу и другие характеристики исходного объекта, в данном случае топ-кварка, который в них распался. Собственно, таким образом и был обнаружен топ-кварк.

5

В Стандартной модели массы у всех частиц появляются за счет взаимодействия с конденсатом поля Хиггса. Сам бозон Хиггса — это возбудение поля Хиггса над этим вакуумным конденсатом. Константа взаимодействия бозона Хиггса с другими полями пропорционально массам этих полей. Поскольку топ-кварк является самой тяжелой из найденных элементарных частиц, то он наиболее сильно взаимодействует с бозоном Хиггса. Интересно, что значение конденсата или, другими словами, ненулевое вакуумное среднее поля Хиггса, и экспериментальное значение массы топ-кварка таковы, что безразмерная константа взаимодействия топ-кварка и бозона Хиггса практически точно равна единице. В настоящее время не ясно: то ли это случайность, то ли за этим равенством единице константы взаимодействия стоит какая-то более фундаментальная физика. Необычные свойства топ-кварка позволяют многим экспертам говорить о том, что, возможно, какие-то отклонения от предсказаний Стандартной модели в первую очередь будут найдены при детальных исследованиях свойств топ-кварка или процессов с его участием. Такие исследования в настоящее время ведутся на БАК, но отклонений от предсказаний Срандартной модели пока не обнаружено. Коллайдер Теватрон закончил свою работу в сентябре 2011 года, однако исследования свойств топ-кварка продолжаются на основе анализа уже набранных данных.

6

Топ-кварк как один из кварков Стандартной модели обладает уже хорошо установленными квантовыми числами, в частности, электрическим зарядом две трети от заряда протона. Он является фермионом, то есть частицей со спином ½, так же, как электрон. Он является партнером b-кварка по квантовому числу, называемому слабым изотопическим спином, а также обладает цветом, т.е. как и все остальные кварки может находиться в трех цветовых состояниях, или, как говорят, быть триплетом по цвету. Все эти характеристики топ-кварка, очень важны для процессов его рождения и распада. Отсутствие отклонений от того, что ожидается, в общем-то говорит, что основные квантовые числа такие, как и предсказано в Стандартной модели.

Э.Э. Боос, Л.В.Дудко, С.Р. Слабоспицкий.Удивительный топ-кварк, с. 415-435, В кн.: «В глубь материи : Физика XXI века глазами создателей экспериментального комплекса на Большом адронном коллайдере в Женеве.» М.:Этерна, 2009, 573 с.

7

В 2010-2011 годах во время, когда были набраны данные БАК в достаточном количестве, первая задача была снова обнаружить топ-кварк. Очень быстро топ-кварк был обнаружен и в парном, и в одиночном рождении. На Теватроне потребовалось примерно 13 дополнительный лет, чтобы обнаружить одиночное рождение, на БАК – это было сделано очень быстро просто потому, что там больше вероятность рождения, лучше детекторы, и был использован богатый опыт поисков на Теватроне. Сейчас ведутся очень деликатные исследования по поиску отклонений в процессах с участием топ-кварка, в вероятностях рождения и в распределениях вторичных продуктов распада от того, что предсказывается Стандартной моделью. По этим отклонениям можно будет судить о том, есть или нет какие-то появления физики за рамками Стандартной модели в секторе топ-кварка. Эта работа практически только началась, и она очень интенсивно сейчас ведется несколькими группами на БАК. Активное участие в этих работах принимают российские специалисты.

Эдуард Боос

доктор физико-математических наук, профессор физического факультета МГУ, заведующий отделом экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ

Все материалы автора

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с postnauka.ru

7

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • PostNauka
          • домен postnauka.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции