Cuark_fondo Knowpia

Cuark fondo (b)
Clasificación
Partícula elemental
Fermión
Cuark
Tercera generación
cuark fondo
Propiedades
Masa:	≈7,13 · 10⁻²⁷ kg (en el esquema de mínima sustracción) ≈4.19 GeV/c² (en el esquema de mínima sustracción)
Carga eléctrica:	− $\mathbf {\begin{matrix}{\frac {1}{3}}\end{matrix}}$ e
Carga de color:	Color
Spin:	${\begin{matrix}{\frac {1}{2}}\end{matrix}}\hbar \,\!$
Vida media:	Inestable (desconocido)
Antipartícula:	Anticuark fondo ( ${\overline {b}}\!$ )
Interacciona con:	Gravedad Interacción débil Electromagnetismo Interacción fuerte

El cuark fondo o cuark inferior (o cuark b del inglés "bottom quark") es una partícula elemental que pertenece a la tercera generación de cuarks. Tiene una carga eléctrica igual a −⅓ de la carga elemental^[1] y un spin de ½, con lo cual es un fermión y cumple el principio de exclusión de Pauli. Como los demás cuarks, el cuark fondo tiene carga de color, y el anticuark fondo tiene carga de anticolor; sienten la interacción fuerte.

Es el segundo cuark más masivo del modelo estándar, con una masa de unas cuatro veces la del protón. Esto le da un comportamiento peculiar dentro de la cromodinámica cuántica, que lo hace más fácil de detectar y medir sus propiedades experimentalmente, sobre todo en los mesones que forma. También es relativamente fácil de experimentar con él debido a que casi siempre aparece en las desintegraciones del cuark cima, y con bastante frecuencia en la desintegración del bosón de Higgs, si es lo suficientemente ligero.

Fue descubierto en el Fermilab (Chicago), en 1977^[2] y posteriormente confirmado en Doris (Hamburgo). En el descubrimiento, los científicos quisieron llamarlo "cuark belleza" (Beauty), pero al final se quedó en fondo (Bottom). El hallazgo no resultó inesperado ya que en 1975 se había descubierto la partícula tau por lo que se pensó que si había tres familias de leptones debería haber también tres generaciones de cuarks.

El cuark fondo debe de tener una vida media corta, como los leptones de la tercera generación. La única evidencia es que forma hadrones que se desintegran pronto, pero la vida media del propio cuark es muy difícil de medir debido a que se encuentra confinado (Confinamiento del color) .

Este cuark dota a los hadrones que forma con un número cuántico llamado 'inferioridad' (traducción de "bottomness"), que se define como el número de anticuarks fondo menos el número de cuarks fondo que lo forman.

Nombre e historia

El quark bottom fue descrito teóricamente por primera vez en 1973 por los físicos Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa para explicar la violación CP.^[3] El nombre "fondo" fue introducido en 1975 por Haim Harari.^[4]^[5]

El quark inferior fue descubierto en 1977 por el Fermilab Experimento E288 equipo dirigido por Leon M. Lederman, cuando las colisiones produjeron bottomonio.^[6]^[7] Kobayashi y Maskawa ganaron el Premio Nobel de Física de 2008 por su explicación de la violación CP.^[8]^[9].

Aunque a veces se utiliza el nombre de "belleza", "bottom" se convirtió en el uso predominante por analogía de "top" y "bottom" con "up" y "down".

Características distintivas

La masa "desnuda" del cuark fondo es de aproximadamente 4.18 GeV/c² ^[10] – un poco más de cuatro veces la masa de un protón, y muchas órdenes de magnitud mayor que los cuarks "livianos" comunes.

Aunque casi exclusivamente transita entre o hacia un cuark cima, el cuark fondo puede decaer en un cuark arriba o en un cuark encantado a través de la interacción débil. Los elementos de la matriz CKM V_ub y V_cb especifican las tasas de estos decaimientos, siendo ambos procesos suprimidos, 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 encantadas (~10⁻¹³ s), pero más cortas que las de las partículas extrañas (desde ~10⁻¹⁰ hasta ~10⁻⁸ s).^[11]

La combinación de una alta masa y una baja tasa de transición da como resultado que los productos de colisión experimentales que contienen un cuark fondo tengan una firma distintiva que hace que sean relativamente fáciles de identificar utilizando una técnica llamada "B-tagging". Por esta razón, los mesónes que contienen el quark bottom tienen una vida excepcionalmente larga para su masa, y son las partículas más fáciles de usar para investigar la violación de CP. Este tipo de experimentos se están llevando a cabo en los experimentos BaBar, Belle y LHCb.

Hadrones que contienen cuarks fondo

Todos los tipos de mesones B, cargados y neutros, están formados por un cuark fondo (o el anticuark) y un cuark arriba o abajo. Los mesones B encantados $(\mathrm {B_{c}^{+}} )$ y extraños $(\mathrm {B_{s}^{0}} )$ están formados por el cuark fondo y un cuark encantado o extraño respectivamente.

El mesón úpsilon, también conocido como 'fondonio' (traducción de 'bottomonium'), está formado por el cuark y el anticuark fondo.

El único barión conocido con un cuark fondo es el lambda neutro inferior $(\mathrm {\Lambda _{b}^{0}} )$ .

Véase también

Referencias

↑ «Diccionario Nuclear». Consultado el 12 de marzo de 2017.
↑ «Historic Results». Consultado el 21 de febrero de 2017.
↑ Kobayashi, T.; Maskawa (1973). «ViolaciónCP en la Teoría Renormalizable de la Interacción Débil». Progreso de la Física Teórica 49 (2): 652-657. Bibcode:1973PThPh..49..652K. hdl:2433/66179.
↑ Harari, H. (1975). «Un nuevo modelo de quarks para hadrones.». Physics Letters B 57 (3): 265-269. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6.
↑ Staley, K. W. (2004). Cambridge University Press, ed. La evidencia del quark superior. pp. 31-33. ISBN 978-0-521-82710-2.
↑ Lederman, L. M. (2005). «Logbook: Quark inferior». Revista Symmetry 2 (8). Archivado desde el original el 4 de octubre de 2006.
↑ Herb, S. W.; 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. (1977). «Observación de una Resonancia de Dimuón a 9,5 GeV en Colisiones Protón-Núcleo a 400-GeV». Physical Review Letters 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. OSTI 1155396. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252.
↑ Conferencia de Makoto Kobayashi sobre el Premio Nobel de Física de 2008
↑ Conferencia de Toshihide Maskawa sobre el Premio Nobel de Física de 2008
↑ M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). «Review of Particle Physics». Physical Review D 98 (3): 030001. Bibcode:2018PhRvD..98c0001T. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001. hdl:10044/1/68623.
↑ Nave, C.R. (ed.). «Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction». Department of Physics and Astronomy. HyperPhysics. Atlanta, GA: Georgia State University.

Bibliografía

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David Blaschke: Heavy quark physics. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-21921-8.
Hans G. Dosch: Jenseits der Nanowelt – Leptonen, Quarks und Eichbosonen. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-22889-6.
Harald Fritzsch: Quarks – Urstoff unserer Welt. Piper, München 2006, ISBN 3-492-24624-9.
Maurice Jacob: The quark structure of matter. World Scientific, Singapore 1992, ISBN 981-02-0962-2.
S.W. Lovesey: Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter. Oxford University Press, 1986, ISBN 0-19-852029-8.
Donald H. Perkins: Introduction to High Energy Physics. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts 1982, ISBN 0-201-05757-3.
John S. Rigden: Rabi, Scientist and Citizen. Basic Books, New York 1987, ISBN 0-465-06792-1.
Sergei Vonsovsky: Magnetism of Elementary Particles. Mir Publishers, Moscow 1975.

Datos: Q6786

[1] «Diccionario Nuclear». Consultado el 12 de marzo de 2017.

[2] «Historic Results». Consultado el 21 de febrero de 2017.

[KM-3] Kobayashi, T.; Maskawa (1973). «ViolaciónCP en la Teoría Renormalizable de la Interacción Débil». Progreso de la Física Teórica 49 (2): 652-657. Bibcode:1973PThPh..49..652K. hdl:2433/66179.

[4] Harari, H. (1975). «Un nuevo modelo de quarks para hadrones.». Physics Letters B 57 (3): 265-269. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6.

[5] Staley, K. W. (2004). Cambridge University Press, ed. La evidencia del quark superior. pp. 31-33. ISBN 978-0-521-82710-2.

[6] Lederman, L. M. (2005). «Logbook: Quark inferior». Revista Symmetry 2 (8). Archivado desde el original el 4 de octubre de 2006.

[7] Herb, S. W.; 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. (1977). «Observación de una Resonancia de Dimuón a 9,5 GeV en Colisiones Protón-Núcleo a 400-GeV». Physical Review Letters 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. OSTI 1155396. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252.

[8] Conferencia de Makoto Kobayashi sobre el Premio Nobel de Física de 2008

[9] Conferencia de Toshihide Maskawa sobre el Premio Nobel de Física de 2008

[PDG2018-10] M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). «Review of Particle Physics». Physical Review D 98 (3): 030001. Bibcode:2018PhRvD..98c0001T. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001. hdl:10044/1/68623.

[11] Nave, C.R. (ed.). «Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction». Department of Physics and Astronomy. HyperPhysics. Atlanta, GA: Georgia State University.

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