u-кварк

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

u-кварк (верхний кварк, ап-кварк)

<tr> <th>Символ</th> <td>u</td> </tr><tr> <td align="center" colspan="2">
Протон как структура из двух u-кварков и одного d-кварка</td> </tr><tr> <th>Состав</th> <td>Элементарная частица</td> </tr><tr> <th>Семья</th> <td>Фермион</td> </tr><tr> <th>Группа</th> <td>Кварк</td> </tr><tr> <th>Поколение</th> <td>Первое</td> </tr><tr> <th>Участвует во взаимодействиях</th> <td>сильное,
слабое,
электромагнитное,
гравитационное</td> </tr><tr> <th>Теоретически обоснована</th> <td>Гелл-Манн, Цвейг (1964)</td></tr><tr> <th>Обнаружена</th> <td>1967</td><tr> <th>Кол-во типов</th> <td>3</td> </tr><tr> <th>Масса</th> <td>2,01(3) МэВ/c2</td> </tr><tr> <th colspan=2 align=center>Квантовые числа</th> </tr><tr> <th>Электрический заряд</th> <td>+2/3 e</td> </tr><tr> <th>Цветной заряд</th> <td>r, g, b</td> </tr><tr> <th>Спин</th> <td>½ ħ</td> </tr><tr> <th>Кол-во спиновых состояний</th> <td>2</td> </tr>

u-кварк или верхний (англ. up) кварк, принадлежит к первому поколению фундаментальных фермионов, имеет заряд +(2/3)e. Как и все кварки, участвует во всех четырёх типах взаимодействий: сильном, слабом, электромагнитном, гравитационном. Вместе с d-кварками u-кварки образуют нуклоны (протоны и нейтроны), которые являются основными составляющими атомного ядра. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков. Существуют и другие адроны, содержащие u-кварки. Античастицей u-кварка является u-антикварк, который отличается от u-кварка знаком некоторых характеристик взаимодействий. На современном уровне знаний u-кварк является бесструктурной частицей, то есть фундаментальной, как и другие кварки и лептоны.

Существование u-кварка было постулировано Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом в работах 1964 г., а экспериментальное указание на существование было получено в 1968 г. в Национальной ускорительной лаборатории SLAC.





История

На заре становления физики частиц (первая половина XX в.), адроны — такие как протоны, нейтроны, пионы, — наряду с электронами/позитронами и мюонами, считались элементарными частицами. Тем не менее, в то время как открывались новые адроны, «парк частиц» быстро рос и в 1950-х годах их насчитывалось уже несколько десятков. Попытки систематизировать частицы были невнятными до 1960 г., когда Мюррей Гелл-Манн предложил схему классификации частиц, метафорично названную Восьмеричный путь[1] и основанную на SU(3)-симметрии ароматов[2]. Похожую классификацию независимо выдвинул Юваль Неэман в 1962 г.[3][4]

Эта схема объединяла адроны по изоспиновым мультиплетам, но физическое основание этого было неясно. В 1964 г. Гелл-Манн[5] и Джордж Цвейг[6][7] независимо выдвинули кварковую модель[8]. На то время она включала в себя три кварка (u, d, s),[5][6][7] которые со своими анти-партнерами — антикварками, образовывали все наблюдаемые адроны. Но до 1968 г. эта модель была лишь красивой абстракцией, пока эксперименты по глубоко неупругому рассеянию на Стэнфордском линейном ускорителе (SLAC) не подтвердили, что протоны имеют внутреннюю структуру, то есть состоят из точечноподобных объектов (двух u- и одного d-кварка).[9][10] [11] Эти точечные объекты Ричард Фейнман назвал партонами,[12][13][14] и в рамках теории, называемой Партонной моделью (1969 г.), успешно описал глубоко неупругие взаимодействия[15].

Таким образом групповая классификация Гелл-Манна и партонная модель Фейнмана провозгласили торжество кварковой гипотезы. Вся совокупность нынешних экспериментальных фактов не подвергает сомнению справедливость модели.

Квантовые числа

Спин u-кварка равен 1/2, чётность положительна. Проекции изоспина и слабого изоспина равны +1/2 (знак противоположен d-кварку). Барионное число равно +1/3; а лептонное число, странность, очарование, истинность и красота равны 0. Как и другие кварки, u-кварк несёт один из трёх цветовых зарядов (условно называемые красным, синим и зелёным).

Масса

Масса u-кварка, по последним данным, составляет 2,01±0,03 МэВ[16], он самый лёгкий среди кварков.


Адроны, содержащие u-кварк

  • Мезоны:
    • Заряженные пионы (π±) содержат u-кварк и d-антикварк (или наоборот), а нейтральный пион (π0) линейную комбинацию u-кварка и u-антикварка и d-кварка и d-антикварка (как и более тяжёлые ρ- и ω-мезоны, см. ниже)
    • Заряженные каоны (K±) содержат один u-кварк или один u-антикварк.
    • Мезоны η и η', не имеющие аромата, являются линейной комбинацией нескольких кварк-антикварковых пар, в том числе и u-кварка и u-антикварка.
    • ρ±-мезоны имеет тот же состав, что и заряженные пионы, только их спин равен 1, а не 0.
    • Нейтральный D0 мезон и заряженные B± мезоны содержат u-кварки и u-антикварки.
  • Барионы:
    • Протон (p) содержит два u-кварка, а нейтрон (n) — один.
    • Нейтральный дельта-барион (Δ0), положительный дельта-барион (Δ+) и двойной положительный дельта-барион (Δ++) содержат один, два и три u-кварка соответственно.
    • Нейтральная лямбда-частица (Λ0) содержит один u-кварк. Очарованная положительная лямбда-частица (Λ+c) аналогично.
    • Нейтральная сигма-частица (Σ0) и положительная сигма-частица (Σ+) содержат один и два u-кварка соответственно.
    • Нейтральная кси-частица (Ξ0) и очарованная положительная кси-частица (Ξ+c) содержат u-кварк.
    • Античастицы вышеупомянутых барионов содержат u-антикварк.

Напишите отзыв о статье "U-кварк"

Примечания

  1. ↑ Троп от буддийского «Восьмеричного пути», ведущего к избавлению от страданий. Имеется ввиду решение трудности классификации.
  2. ↑ M. Gell-Mann. The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry // The Eightfold Way. — Westview Press, 2000. — С. 11. — ISBN 0-7382-0299-1.
    Оригинал: M. Gell-Mann. The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry. — California Institute of Technology, 1961.
  3. ↑ Y. Ne'emann. Derivation of strong interactions from gauge invariance // The Eightfold Way. — Westview Press, 2000. — ISBN 0-7382-0299-1.
    Оригинал Y. Ne'emann Derivation of strong interactions from gauge invariance // Nuclear Physics. — 1961. — Т. 26. — С. 222. — DOI:10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  4. ↑ R.C. Olby, G.N. Cantor. Companion to the History of Modern Science. — Taylor & Francis, 1996. — С. 673. — ISBN 0415145783.
  5. ↑ 1 2 M. Gell-Mann A Schematic Model of Baryons and Mesons // Physics Letters. — 1964. — Т. 8, № 3. — С. 214–215. — DOI:10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
  6. ↑ 1 2 G. Zweig An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking // CERN Report No.8181/Th 8419. — 1964.
  7. ↑ 1 2 G. Zweig An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II // CERN Report No.8419/Th 8412. — 1964.
  8. ↑ B. Carithers, P. Grannis [www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/25/3/25-3-carithers.pdf Discovery of the Top Quark] // Beam Line. — SLAC, 1995. — Т. 25, № 3. — С. 4–16.
  9. ↑ E.D. Bloom High-Energy Inelastic e–p Scattering at 6° and 10° // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 16. — С. 930–934. — DOI:10.1103/PhysRevLett.23.930.
  10. ↑ M. Breidenbach Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 16. — С. 935–939. — DOI:10.1103/PhysRevLett.23.935.
  11. ↑ J.I. Friedman. [www.hueuni.edu.vn/hueuni/en/news_detail.php?NewsID=1606 The Road to the Nobel Prize]. Hue University. Проверено 29 сентября 2008. [www.webcitation.org/65cjfRGhq Архивировано из первоисточника 21 февраля 2012].
  12. ↑ R.P. Feynman Very High-Energy Collisions of Hadrons // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 24. — С. 1415–1417. — DOI:10.1103/PhysRevLett.23.1415.
  13. ↑ S. Kretzer et al.' CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects // Physical Review D. — 2004. — Т. 69, № 11. — С. 114005. — DOI:10.1103/PhysRevD.69.114005.
  14. ↑ D.J. Griffiths. Introduction to Elementary Particles. — John Wiley & Sons, 1987. — С. 42. — ISBN 0-471-60386-4.
  15. ↑ M.E. Peskin, D.V. Schroeder. An introduction to quantum field theory. — Addison-Wesley Pub. Co., 1995. — С. 556. — ISBN 0-201-50397-2.
  16. ↑ [www.membrana.ru/particle/1996 Легчайшие кварки взвешены с невероятной точностью]. Membrana (07.04.2010). Проверено 1 марта 2012. [www.webcitation.org/67yaxWl5e Архивировано из первоисточника 27 мая 2012].

См. также

Литература

  • Исчерпывающее описание всех известных свойств u-кварка находится в Review of Particle Properties [pdg.lbl.gov/2007/tables/qxxx.pdf]  (англ.), [pdg.lbl.gov/2007/listings/q123.pdf]  (англ.).

Отрывок, характеризующий U-кварк

– Cependant, mon cher, – сказал он, рассматривая издалека свой ноготь и подбирая кожу над левым глазом, – malgre la haute estime que je professe pour le православное российское воинство, j'avoue que votre victoire n'est pas des plus victorieuses. [Однако, мой милый, при всем моем уважении к православному российскому воинству, я полагаю, что победа ваша не из самых блестящих.]
Он продолжал всё так же на французском языке, произнося по русски только те слова, которые он презрительно хотел подчеркнуть.
– Как же? Вы со всею массой своею обрушились на несчастного Мортье при одной дивизии, и этот Мортье уходит у вас между рук? Где же победа?
– Однако, серьезно говоря, – отвечал князь Андрей, – всё таки мы можем сказать без хвастовства, что это немного получше Ульма…
– Отчего вы не взяли нам одного, хоть одного маршала?
– Оттого, что не всё делается, как предполагается, и не так регулярно, как на параде. Мы полагали, как я вам говорил, зайти в тыл к семи часам утра, а не пришли и к пяти вечера.
– Отчего же вы не пришли к семи часам утра? Вам надо было притти в семь часов утра, – улыбаясь сказал Билибин, – надо было притти в семь часов утра.
– Отчего вы не внушили Бонапарту дипломатическим путем, что ему лучше оставить Геную? – тем же тоном сказал князь Андрей.
– Я знаю, – перебил Билибин, – вы думаете, что очень легко брать маршалов, сидя на диване перед камином. Это правда, а всё таки, зачем вы его не взяли? И не удивляйтесь, что не только военный министр, но и августейший император и король Франц не будут очень осчастливлены вашей победой; да и я, несчастный секретарь русского посольства, не чувствую никакой потребности в знак радости дать моему Францу талер и отпустить его с своей Liebchen [милой] на Пратер… Правда, здесь нет Пратера.
Он посмотрел прямо на князя Андрея и вдруг спустил собранную кожу со лба.
– Теперь мой черед спросить вас «отчего», мой милый, – сказал Болконский. – Я вам признаюсь, что не понимаю, может быть, тут есть дипломатические тонкости выше моего слабого ума, но я не понимаю: Мак теряет целую армию, эрцгерцог Фердинанд и эрцгерцог Карл не дают никаких признаков жизни и делают ошибки за ошибками, наконец, один Кутузов одерживает действительную победу, уничтожает charme [очарование] французов, и военный министр не интересуется даже знать подробности.
– Именно от этого, мой милый. Voyez vous, mon cher: [Видите ли, мой милый:] ура! за царя, за Русь, за веру! Tout ca est bel et bon, [все это прекрасно и хорошо,] но что нам, я говорю – австрийскому двору, за дело до ваших побед? Привезите вы нам свое хорошенькое известие о победе эрцгерцога Карла или Фердинанда – un archiduc vaut l'autre, [один эрцгерцог стоит другого,] как вам известно – хоть над ротой пожарной команды Бонапарте, это другое дело, мы прогремим в пушки. А то это, как нарочно, может только дразнить нас. Эрцгерцог Карл ничего не делает, эрцгерцог Фердинанд покрывается позором. Вену вы бросаете, не защищаете больше, comme si vous nous disiez: [как если бы вы нам сказали:] с нами Бог, а Бог с вами, с вашей столицей. Один генерал, которого мы все любили, Шмит: вы его подводите под пулю и поздравляете нас с победой!… Согласитесь, что раздразнительнее того известия, которое вы привозите, нельзя придумать. C'est comme un fait expres, comme un fait expres. [Это как нарочно, как нарочно.] Кроме того, ну, одержи вы точно блестящую победу, одержи победу даже эрцгерцог Карл, что ж бы это переменило в общем ходе дел? Теперь уж поздно, когда Вена занята французскими войсками.
– Как занята? Вена занята?
– Не только занята, но Бонапарте в Шенбрунне, а граф, наш милый граф Врбна отправляется к нему за приказаниями.
Болконский после усталости и впечатлений путешествия, приема и в особенности после обеда чувствовал, что он не понимает всего значения слов, которые он слышал.
– Нынче утром был здесь граф Лихтенфельс, – продолжал Билибин, – и показывал мне письмо, в котором подробно описан парад французов в Вене. Le prince Murat et tout le tremblement… [Принц Мюрат и все такое…] Вы видите, что ваша победа не очень то радостна, и что вы не можете быть приняты как спаситель…
– Право, для меня всё равно, совершенно всё равно! – сказал князь Андрей, начиная понимать,что известие его о сражении под Кремсом действительно имело мало важности ввиду таких событий, как занятие столицы Австрии. – Как же Вена взята? А мост и знаменитый tete de pont, [мостовое укрепление,] и князь Ауэрсперг? У нас были слухи, что князь Ауэрсперг защищает Вену, – сказал он.
– Князь Ауэрсперг стоит на этой, на нашей, стороне и защищает нас; я думаю, очень плохо защищает, но всё таки защищает. А Вена на той стороне. Нет, мост еще не взят и, надеюсь, не будет взят, потому что он минирован, и его велено взорвать. В противном случае мы были бы давно в горах Богемии, и вы с вашею армией провели бы дурную четверть часа между двух огней.
– Но это всё таки не значит, чтобы кампания была кончена, – сказал князь Андрей.
– А я думаю, что кончена. И так думают большие колпаки здесь, но не смеют сказать этого. Будет то, что я говорил в начале кампании, что не ваша echauffouree de Durenstein, [дюренштейнская стычка,] вообще не порох решит дело, а те, кто его выдумали, – сказал Билибин, повторяя одно из своих mots [словечек], распуская кожу на лбу и приостанавливаясь. – Вопрос только в том, что скажет берлинское свидание императора Александра с прусским королем. Ежели Пруссия вступит в союз, on forcera la main a l'Autriche, [принудят Австрию,] и будет война. Ежели же нет, то дело только в том, чтоб условиться, где составлять первоначальные статьи нового Саmро Formio. [Кампо Формио.]
– Но что за необычайная гениальность! – вдруг вскрикнул князь Андрей, сжимая свою маленькую руку и ударяя ею по столу. – И что за счастие этому человеку!
– Buonaparte? [Буонапарте?] – вопросительно сказал Билибин, морща лоб и этим давая чувствовать, что сейчас будет un mot [словечко]. – Bu onaparte? – сказал он, ударяя особенно на u . – Я думаю, однако, что теперь, когда он предписывает законы Австрии из Шенбрунна, il faut lui faire grace de l'u . [надо его избавить от и.] Я решительно делаю нововведение и называю его Bonaparte tout court [просто Бонапарт].
– Нет, без шуток, – сказал князь Андрей, – неужели вы думаете,что кампания кончена?
– Я вот что думаю. Австрия осталась в дурах, а она к этому не привыкла. И она отплатит. А в дурах она осталась оттого, что, во первых, провинции разорены (on dit, le православное est terrible pour le pillage), [говорят, что православное ужасно по части грабежей,] армия разбита, столица взята, и всё это pour les beaux yeux du [ради прекрасных глаз,] Сардинское величество. И потому – entre nous, mon cher [между нами, мой милый] – я чутьем слышу, что нас обманывают, я чутьем слышу сношения с Францией и проекты мира, тайного мира, отдельно заключенного.
– Это не может быть! – сказал князь Андрей, – это было бы слишком гадко.
– Qui vivra verra, [Поживем, увидим,] – сказал Билибин, распуская опять кожу в знак окончания разговора.
Когда князь Андрей пришел в приготовленную для него комнату и в чистом белье лег на пуховики и душистые гретые подушки, – он почувствовал, что то сражение, о котором он привез известие, было далеко, далеко от него. Прусский союз, измена Австрии, новое торжество Бонапарта, выход и парад, и прием императора Франца на завтра занимали его.
Он закрыл глаза, но в то же мгновение в ушах его затрещала канонада, пальба, стук колес экипажа, и вот опять спускаются с горы растянутые ниткой мушкатеры, и французы стреляют, и он чувствует, как содрогается его сердце, и он выезжает вперед рядом с Шмитом, и пули весело свистят вокруг него, и он испытывает то чувство удесятеренной радости жизни, какого он не испытывал с самого детства.
Он пробудился…
«Да, всё это было!…» сказал он, счастливо, детски улыбаясь сам себе, и заснул крепким, молодым сном.


На другой день он проснулся поздно. Возобновляя впечатления прошедшего, он вспомнил прежде всего то, что нынче надо представляться императору Францу, вспомнил военного министра, учтивого австрийского флигель адъютанта, Билибина и разговор вчерашнего вечера. Одевшись в полную парадную форму, которой он уже давно не надевал, для поездки во дворец, он, свежий, оживленный и красивый, с подвязанною рукой, вошел в кабинет Билибина. В кабинете находились четыре господина дипломатического корпуса. С князем Ипполитом Курагиным, который был секретарем посольства, Болконский был знаком; с другими его познакомил Билибин.
Господа, бывавшие у Билибина, светские, молодые, богатые и веселые люди, составляли и в Вене и здесь отдельный кружок, который Билибин, бывший главой этого кружка, называл наши, les nфtres. В кружке этом, состоявшем почти исключительно из дипломатов, видимо, были свои, не имеющие ничего общего с войной и политикой, интересы высшего света, отношений к некоторым женщинам и канцелярской стороны службы. Эти господа, повидимому, охотно, как своего (честь, которую они делали немногим), приняли в свой кружок князя Андрея. Из учтивости, и как предмет для вступления в разговор, ему сделали несколько вопросов об армии и сражении, и разговор опять рассыпался на непоследовательные, веселые шутки и пересуды.


Источник — «http://wiki-org.ru/wiki/index.php?title=U-кварк&oldid=80890844»