Tämä on lupaava artikkeli.

B-kvarkki

Wikipediasta
(Ohjattu sivulta B-antikvarkki)
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

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

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

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pohja-kvarkin spin on 1/2 ja baryoniluku 1/3, kuten kaikilla muillakin kvarkeilla. Lisäksi pohja-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 = –[(pohja-kvarkkien lukumäärä) – (pohja-antikvarkkien lukumäärä)].[3] Pohja-kvarkki kuuluu samaan kvarkkiduplettiin huippu-kvarkin kanssa.[2] Pohja-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 pohja-kvarkin elinikä on vain 1,3 · 10-12 sekuntia.[4] Se on raskain kvarkki, joka pystyy muodostamaan hadronin[2]. Pohja-kvarkin suuren massan vuoksi pohja-kvarkista ja sen antikvarkista muodostuvat bottomium-mesonitilat ovat yhdessä lumo-kvarkin vastaavien tilojen kanssa tärkeitä kvarkkien välisen voiman tutkimuskohteita, sillä suhteellisuusteoreettisia vaikutuksia ei tarvitse niiden kohdalla huomioida. Lisäksi heikossa vuorovaikutuksessa tapahtuva kvarkkitilojen sekoittuminen eli kvarkkien muuttuminen toisikseen on pohja-kvarkin tapauksessa olemattoman vähäistä.[3] Pohja-kvarkin hajotessa syntyy outo-kvarkki sekä virtuaalisen W--bosonin kautta muodostuu elektroni ja elektronin antineutriino.[4]

Tutkimus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pohja-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 pohja-kvarkin sisältävä hiukkanen, bottomium-mesoni ypsilon, löydettiin 1977.[2] Nykyisin pohja-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 pohja-kvarkin etsitään yleisesti pohja-taggingiksi kutsutulla menetelmällä, joka perustuu hiukkaskiihdyttimessä aiheutetussa törmäyksessä syntyvien tietynlaisten hadronisuihkujen etsimiseen.[6][7]

Koska kvarkkidupletteja tunnettiin aikaisemmin vain kaksi (ylös- ja alas-kvarkkien dupletti sekä lumo- ja outo-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. Suomentanut Kimmo Pietiläinen. The Johns Hopkins University Press, 2004. ISBN 952-5202-91-7.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]