b夸克bottom quark,台湾译底夸克,中国大陆又称“底夸克”[注 1])是带有电荷13 e的 第三代夸克,曾称美夸克beauty quark[5][注 2]。虽然量子色动力学描述每一种夸克的方法都很类似,由于b夸克带有很大的裸质量英语bare mass(约为4.2 GeV/c2[3][6]:135稍微多过质子质量的四倍),而且CKM矩阵的元素VubVcb的数值很小,因此b夸克拥有独特的标签。当做实验时,使用一种称为底贴签英语b_tagging的技术,可以很容易地辨识出它的踪迹。由于CP破坏涉及到三代的夸克,因此研究CP破坏比较合适使用的粒子是含有b夸克的介子BaBar实验Belle实验LHCb实验都正在进行这类实验。

b夸克
组成基本粒子
费米子
第三代
基本相互作用强作用力弱作用力
电磁力引力
符号
b
反粒子反b夸克(
b
)
理论 小林诚益川敏英 (1973年)[1]
发现利昂·莱德曼等(1977年)[2]
质量4.18+0.03
−0.03
 GeV/c2
[3]
衰变粒子粲夸克u夸克
电荷-13 e
色荷
自旋12
弱同位旋LH:−12, RH:0
弱超荷LH13, RH:−23

几乎所有t夸克的衰变都会产生b夸克,希格斯玻色子的衰变也常会产生b夸克。1973年,为了解释CP破坏,物理学者小林诚益川敏英预言b夸克的存在。[1]海姆·哈拉里英语Haim Harari在1975年将这粒子命名为b夸克。[7][8]费米实验室利昂·莱德曼研究团队于1977年做通过粒子碰撞实验制成 b夸克偶素,从而发现b夸克。[2][9][10] 由于“发现对称性破缺的来源,并预测了至少三大类夸克在自然界中的存在”,小林诚与益川敏英荣获2008年诺贝尔物理学奖[11][12]有一些学者称b夸克为“美夸克”,但至今为止,“b夸克”仍旧是最常用的名称。[13]

通过弱相对作用,b夸克可以衰变为u夸克粲夸克。这类衰变被CKM矩阵所抑制(Vub=0.0040、Vcb=0.04,数值很小)。b夸克很想衰变为t夸克Vtb=0.9991),但是由于b夸克的质量小于t夸克,因此不能衰变为t夸克,所以,b夸克的平均寿命为比较长的1.3×10−12 s,而每当b夸克衰变时,它比较常衰变为粲夸克。[6] :327-329[14]

含有b夸克的强子

以下列出一些含有b夸克的强子

参阅

注释

  1. ^ 在2019年由中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会公布的《物理学名词》中,“底夸克”为非推荐名[4]
  2. ^ “美夸克”为被淘汰的旧名[4]

参考文献

  1. ^ 1.0 1.1 M. Kobayashi; T. Maskawa. CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction. Progress of Theoretical Physics. 1973, 49 (2): 652–657 [2020-10-09]. Bibcode:1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652. (原始内容存档于2008-12-24). 
  2. ^ 2.0 2.1 Discoveries at Fermilab – Discovery of the Bottom Quark (新闻稿). Fermilab. 1977-08-07 [2009-07-24]. (原始内容存档于2019-05-29). 
  3. ^ 3.0 3.1 J. Beringer (Particle Data Group); et al. PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' (PDF). Particle Data Group. 2012 [2012-12-18]. (原始内容 (PDF)存档于2013-05-12). 
  4. ^ 4.0 4.1 物理学名词审定委员会.物理学名词 [S/OL].全国科学技术名词审定委员会,公布. 3版.北京:科学出版社, 2019: 374. 科学文库.
  5. ^ 粒子物理規則快打破了?. Yahoo! 新闻. 2022-12-09 [2022-12-10]. (原始内容存档于2022-12-14) (中文(繁体)). 
  6. ^ 6.0 6.1 Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2 
  7. ^ H. Harari. A new quark model for hadrons. Physics Letters B. 1975, 57 (3): 265. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6. 
  8. ^ K.W. Staley. The Evidence for the Top Quark. Cambridge University Press. 2004: 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2. 
  9. ^ L.M. Lederman. Logbook: Bottom Quark. Symmetry Magazine. 2005, 2 (8). (原始内容存档于2006-10-04). 
  10. ^ S.W. Herb; et al. Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters. 1977, 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252. 
  11. ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi. [2017-07-07]. (原始内容存档于2017-12-07). 
  12. ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa. [2017-07-07]. (原始内容存档于2017-12-07). 
  13. ^ Zielinski, Lynne. Physics Folklore. Fermilab Education Office. Fermilab. (原始内容存档于2010-05-27). 
  14. ^ Nave, C. R. Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction. HyperPhylsics. [2017-07-07]. (原始内容存档于2017-07-09). 

延伸阅读

外部链接