B-kvarkki

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
b-kvarkki
Rakenne Alkeishiukkanen
Perhe Fermioni
Ryhmä Kvarkit
Sukupolvi Kolmas
Vuorovaikutus Painovoima
Sähkömagneettinen
Vahva vuorovaikutus
Heikko vuorovaikutus[1]
Antihiukkanen b-antikvarkki
Löydetty teoreettisesti Makoto Kobayashi ja Toshihide Maskawa (1970)
Löydetty Fermilab (1977)
Symboli b
Sähkövaraus −⅓ e[1]
Värivaraus on
Spin ½[1]

B-kvarkki (engl. beauty tai bottom) eli kaunis-kvarkki tai pohja-kvarkki on alkeishiukkanen ja yksi kuudesta kvarkkityypistä. Vastaava antihiukkanen on b-antikvarkki. B-kvarkki on raskain kvarkki, joka muodostaa hadronin. Se ei kuulunut alkuperäisen kvarkkimallin ennustamiin hiukkasiin, vaan sen ominaisuudet esitettiin teoreettisesti 1973 selittämään CP-symmetrian rikkoutumista. Ensimmäinen b-kvarkki löydettiin 1977.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

B-kvarkin spin on 1/2 ja baryoniluku 1/3, kuten kaikilla muillakin kvarkeilla. Lisäksi b-kvarkilla isospin I3 on 0 ja sähkövaraus -1/3e. Siihen liittyy oma kauneudeksi kutsuttu kvanttiluku, jonka arvoksi kvarkille on määritelty -1.[2] Kauneus määritellään kaavalla B = -[(b-kvarkkien lukumäärä) - (b-antikvarkkien lukumäärä)].[3] B-kvarkki kuuluu samaan kvarkkiduplettiin t-kvarkin kanssa.[2] B-kvarkin massa on noin 4 000–4 500 MeV, mikä tekee siitä yli neljä kertaa protonia raskaamman ja selvästi raskaamman kuin neljä kevyempää kvarkkia.[3]

Suuren massansa vuoksi b-kvarkin elinikä on vain 1,3 · 10-12 sekuntia.[4] Se on raskain kvarkki, joka pystyy muodostamaan hadronin[2]. B-kvarkin suuren massan vuoksi b-kvarkista ja sen antikvarkista muodostuvat bottomium-mesonitilat ovat yhdessä c-kvarkin vastaavien tilojen kanssa tärkeitä kvarkkien välisen voiman tutkimuskohteita, sillä relativistisia vaikutuksia ei tarvitse niiden kohdalla huomioida. Lisäksi heikossa vuorovaikutuksessa tapahtuva kvarkkitilojen sekoittuminen eli kvarkkien muuttuminen toisikseen on b-kvarkin tapauksessa olemattoman vähäistä.[3] B-kvarkin hajotessa syntyy s-kvarkki sekä virtuaalisen W--bosonin kautta muodostuu elektroni ja elektronin antineutriino.[4]

Tutkimus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

B-kvarkki ei kuulu alkuperäisen kvarkkimallin ennustamiin hiukkasiin, ja sen ominaisuudet johdettiin teoreettisesti 1973, lähes kymmenen vuotta alkuperäisen mallin jälkeen, selittämään CP-symmetrian rikkoutumista tietyissä hiukkasreaktioissa. Ensimmäinen todistettavasti b-kvarkin sisältävä hiukkanen, bottomium-mesoni ypsilon, löydettiin 1977.[2] Nykyisin b-kvarkin sisältäviä hiukkasia tunnetaan useita. Ne ovat kaikki varsin lyhytikäisiä ja useimmat mesoneita. Näistä vuonna 2011 havaittu χb(3P) niminen mesonitila oli ensimmäinen LHC-kiihdyttimellä löydetty hiukkanen.[5] Hiukkasia, jotka sisältävät b-kvarkin etsitään yleisesti b-taggingiksi kutsutulla menetelmällä, joka perustuu hiukkaskiihdyttimessä aiheutetussa törmäyksessä syntyvien tietynlaisten hadronisuihkujen etsimiseen.[6][7]

Koska kvarkkidupletteja tunnettiin aikaisemmin vain kaksi (u- ja d-kvarkkien dupletti sekä c- ja s-kvarkkien dupletti), hiukkasen teorian kehittäneet Makoto Kobayashi ja Toshihide Maskawa saivat Nobelin fysiikanpalkinnon vuonna 2008 kolmannen kvarkkidupletin olemassaolon ennustamisesta.[8]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Schumm, Brian A.: Syvällä asioiden sydämessä: Hiukkasfysiikan kauneus. Suom. Kimmo Pietiläinen. The Johns Hopkins University Press, 2004. ISBN 952-5202-91-7.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]