t-кварк

Шаблон:Math-кварк (сокращение от топ-кварк, Шаблон:Lang-en) или истинный кварк (Шаблон:Lang-en) — кварк с зарядом +(2/3)[[Элементарный электрический заряд|Шаблон:Math]], принадлежащий к третьему поколению.

Свойства

Имея массу 173,2 ± 0,7 ГэВ/Шаблон:Math, Шаблон:Mvar-кварк является наиболее массивным среди всех частиц Стандартной Модели; его масса близка к массе ядра рения. Время жизни Шаблон:Mvar-кварка составляет около 5×10⁻²⁵ секунды, на порядок меньше временно́й шкалы сильного взаимодействия (≈3×10⁻²⁴ секунды). Ввиду короткого времени жизни он не успевает после возникновения адронизоваться (стать частью адрона) и ведёт себя как «голый» кварк; таким образом, не существует адронов, содержащих валентный Шаблон:Mvar-кварк (виртуальные Шаблон:Mvar-кварки, строго говоря, присутствуют в любом адроне).

Распадается почти всегда на [[b-кварк|Шаблон:Mvar-кварк]] и [[W- и Z-бозоны|Шаблон:Mvar-бозон]] (слабый распад); около 9 % распадов происходят с излучением лёгкого заряженного лептона (электрона или мюона) и соответствующего нейтрино. Распад с вылетом тяжёлого [[тау-лептон|Шаблон:Math-лептона]] пока не наблюдался с достаточно значимой статистикой. Электромагнитные каналы распада подавлены (радиационный распад в более лёгкие [[u-кварк|Шаблон:Mvar-]] или [[c-кварк|Шаблон:Mvar-кварк]] по реакциям Шаблон:Math, Шаблон:Math не обнаружен, экспериментальная вероятность таких реакций менее 0,6 %). Аналогичные слабые реакции с вылетом вместо фотона [[W- и Z-бозоны|Шаблон:Mvar-бозона]] (Шаблон:Math, Шаблон:Math) предсказаны, но достоверно пока не наблюдались (вероятность менее 14 %). Распад Шаблон:Mvar-кварка за счёт сильного взаимодействия запрещён, поскольку сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат.

Истинный кварк ввиду большой массы и близкой к единице константе связи Юкавы для этой частицы ($y_t=\sqrt{2}{m}_t/v,$ где Шаблон:Nobr — вакуумное среднее поля Хиггса) сильно влияет на ряд наблюдаемых величин, обусловленных электрослабым взаимодействием, вследствие участия Шаблон:Mvar-кварка в квантовых петлевых поправках Стандартной Модели. В частности, пока неизвестно, стабилен ли вакуум Стандартной Модели или возможен его спонтанный распад из-за того, что «бегущая» (зависящая от энергии) константа самодействия поля Хиггса Шаблон:Math при высоких энергиях становится меньше её значения при нулевой энергии. Шаблон:Math существенно зависит (через вклад в вакуумные петлевые поправки) от массы Шаблон:Mvar-кварка, однако точность измерений Шаблон:Math (около 0,37 % на 2017 год) пока не позволяет решить вопрос о стабильности вакуума.

История открытия

Поиски Шаблон:Mvar-кварка продолжались около 20 лет. Он был открыт в 1994—1995 годах в экспериментах на коллайдере Тэватрон в американской лаборатории Фермилаб коллаборациями CDF и D0. Бо́льшая часть экспериментальных данных была накоплена в течение 1994 года. Статьи, заявляющие об открытии, были направлены в журнал Physical Review Letters коллаборациями CDF и D0 26 февраля 1995 года. Содержание статей не разглашалось до момента официального объявления об открытии, которое состоялось на семинаре в Фермилабе 2 марта 1995 года, одновременно с публикацией обеих работ.

До запуска Большого адронного коллайдера Тэватрон был единственным в мире экспериментальным комплексом, где могла родиться пара Шаблон:Mvar-кварков. Энергия сталкивающейся протон-антипротонной пары в системе центра масс на этом ускорителе равна 1,96 ТэВ. При такой энергии пары Шаблон:Mvar-кварк + Шаблон:Mvar-антикварк рождаются с сечением около 7 пикобарн, что совпадает с предсказанием Стандартной Модели (6,7—7,5 пикобарн для массы Шаблон:Mvar-кварка 175 ГэВ/c²).

Открытие Шаблон:Mvar-кварка, многие свойства которого были предсказаны Стандартной Моделью, окончательно подтвердило реальность кварков.

Литература

• Шаблон:Статья
• Шаблон:Статья
• Шаблон:Статья

Ссылки

• Сводная таблица свойств Шаблон:Math-кварка на сайте Particle Data Group (2017)Шаблон:Ref-en
• Полная таблица свойств частиц на сайте Particle Data GroupШаблон:Ref-en