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quark fondo

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El quark fondo (símbolo: b) es una partícula elemental de la tercera generación . Es un quark pesado con una carga de − ⁠ 1 / 3 ⁠ e . 

Todos los quarks se describen de forma similar mediante la interacción electrodébil y la cromodinámica cuántica , pero el quark fondo tiene tasas de transición a quarks de menor masa excepcionalmente bajas. El quark fondo también es notable porque es un producto de casi todas las desintegraciones del quark cima y es un producto frecuente de la desintegración del bosón de Higgs .

Historia

La existencia de una tercera generación de quarks para explicar la violación de CP observada en la desintegración del kaón fue predicha en 1973 por Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa . [ 1 ] No propusieron nombres para sus dos partículas teóricas, y muchos físicos comenzaron a llamarlas quarks de la verdad y la belleza. [ 5 ] Los nombres top y bottom, que se convirtieron en los términos aceptados, fueron introducidos por Haim Harari en 1975 [ 6 ] [ 7 ] para que coincidieran con los nombres de la primera generación de quarks ( up y down ), reflejando el hecho de que ambos eran el componente "up" y "down" de un doblete de isospín débil . [ 7 ] [ 8 ]

La evidencia del quark bottom fue obtenida por primera vez en 1977 por el equipo del experimento E288 de Fermilab , liderado por Leon M. Lederman , cuando las colisiones protón-nucleón produjeron bottomonio que desintegraba en pares de muones . [ 2 ] [ 9 ] [ 10 ] El descubrimiento fue confirmado aproximadamente un año después por las colaboraciones PLUTO y DASP2 en el colisionador electrón-positrón DORIS en DESY . [ 11 ] [ 12 ] En ese momento se informó que los científicos de DESY estaban a favor del nombre "beauty", mientras que los científicos estadounidenses se inclinaban por "bottom". [ 12 ]

Kobayashi y Maskawa ganaron el Premio Nobel de Física de 2008 por su explicación de la violación de CP. [ 13 ] [ 14 ]

Carácter distintivo

La masa "desnuda" del quark fondo es de aproximadamente4,18 GeV/ c²  [ 3 ] – un poco más de cuatro veces la masa de un protón y muchos órdenes de magnitud mayor que los quarks "ligeros" comunes .

Aunque casi exclusivamente transiciona desde o hacia un quark top , el quark bottom puede desintegrarse en un quark up o un quark charm a través de la interacción débil . Los elementos de la matriz CKM V ub y V cb especifican las tasas, donde ambas desintegraciones están suprimidas, lo que hace que las vidas medias de la mayoría de las partículas bottom (~10 −12  s) sean algo más largas que las de las partículas charm (~10 −13  s), pero más cortas que las de las partículas strange (de ~10 −10 a ~10 −8  s). [ 15 ]

La combinación de alta masa y baja tasa de transición confiere a los subproductos de colisión experimentales que contienen un quark bottom una firma distintiva que facilita su identificación mediante una técnica denominada " etiquetado B ". Por esta razón, los mesones que contienen el quark bottom tienen una vida útil excepcionalmente larga para su masa y son las partículas más fáciles de utilizar para investigar la violación de CP . Estos experimentos se llevan a cabo en los experimentos BaBar , Belle y LHCb .

Hadrones que contienen quarks bottom

Algunos de los hadrones que contienen quarks bottom son:

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Kobayashi, M.; Maskawa, T. (1973). "Violación de CP en la teoría renormalizable de la interacción débil" . Progress of Theoretical Physics . 49 (2): 652– 657. Bibcode : 1973PThPh..49..652K . doi : 10.1143/PTP.49.652 . hdl : 2433/66179 .
  2. 1 2 "Descubrimientos en Fermilab: descubrimiento del quark fondo" (Comunicado de prensa). Fermilab . 7 de agosto de 1977. Consultado el 24 de julio de 2009 .
  3. 1 2 M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). "Revisión de la física de partículas" . Physical Review D. 98 ( 3) 030001. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 .
  4. ↑ J. Beringer ( Particle Data Group ); et al. (2012). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' " (PDF) . Grupo de Datos de Partículas . Archivado del original (PDF) el 12 de mayo de 2013 . Recuperado el 18 de diciembre de 2012 .
  5. ↑ Garisto, Daniel (30 de mayo de 2017). "Una breve etimología de la física de partículas" . Symmetry .
  6. ↑ Harari, H. (1975). "Un nuevo modelo de quarks para hadrones". Physics Letters B . 57 (3): 265. Bibcode : 1975PhLB...57..265H . doi : 10.1016/0370-2693(75)90072-6 . OSTI 1443295 . 
  7. 1 2 Staley, KW (2004). La evidencia del quark top . Cambridge University Press . págs. 31–33 . ISBN  978-0-521-82710-2.
  8. ↑ Close, F. (2006). La nueva cebolla cósmica . CRC Press . pág. 133. ISBN  978-1-58488-798-0.
  9. ↑ Lederman, LM (2005). "Diario de a bordo: Quark fondo" . Symmetry Magazine . 2 (8). Archivado del original el 4 de octubre de 2006.
  10. ↑ Herb, SW; Hom, D.; Lederman, L.; Sens, J.; Snyder, H.; Yoh, J .; Appel, J.; Brown, B.; Brown, C.; Innes, W.; Ueno, K.; Yamanouchi, T.; Ito, A.; Jöstlein, H.; Kaplan, D.; Kephart, R.; et al. (1977). "Observación de una resonancia de dimuones a 9,5 GeV en colisiones protón-núcleo de 400 GeV" . Physical Review Letters . 39 (5): 252. Bibcode : 1977PhRvL..39..252H . doi : 10.1103/PhysRevLett.39.252 . OSTI 1155396 .  
  11. ↑ G. Flügge (1978). "Espectroscopia de partículas" . Actas de la 19.ª Conferencia Internacional sobre Física de Altas Energías (Tokio) : 793–810 .
  12. 1 2 Arthur L. Robinson (1978). "Física de partículas: Nueva evidencia de Alemania para el quinto quark". Science . 200 (4345): 1033– 1034. Bibcode : 1978Sci...200.1033R . doi : 10.1126/science.200.4345.1033 .
  13. ↑ Discurso de Makoto Kobayashi al recibir el Premio Nobel de Física en 2008
  14. ↑ Discurso de Toshihide Maskawa al recibir el Premio Nobel de Física en 2008
  15. ↑ Nave, CR (ed.). "Transformación de sabores de quarks por la interacción débil" . Departamento de Física y Astronomía. HyperPhysics . Atlanta, GA: Universidad Estatal de Georgia.

Lecturas adicionales

  • L. Lederman (1978). "La partícula upsilon". Scientific American . 239 (4): 72– 81. Bibcode : 1978SciAm.239d..72L . doi : 10.1038/scientificamerican1078-72 .
  • R. Nave. "Quarks" . HyperPhysics . Universidad Estatal de Georgia , Departamento de Física y Astronomía . Consultado el 29 de junio de 2008 .
  • A. Pickering (1984). Construcción de quarks . University of Chicago Press . págs. 114–125 . ISBN  978-0-226-66799-7.
  • J. Yoh (1997). El descubrimiento del quark b en Fermilab en 1977: La historia del coordinador del experimento (PDF) . Actas de Veinte hermosos años de física del fondo. Actas de la conferencia AIP. Vol. 424.  págs. 29–42 . Bibcode : 1998AIPC..424...29Y . doi : 10.1063/1.55114 . 
  • Stone, Sheldon (1994). Desintegraciones B (2.ª  ed.). Universidad de Syracuse : World Scientific . doi : 10.1142/1441 . ISBN 978-981-02-0708-3OCLC 636743000​​ 
  • Historia del descubrimiento del quark fondo / mesón upsilon. Archivado el 24 de agosto de 2017 en Wayback Machine.