Quark bottom
Il quark bottom (a volte semplicemente citato come b) è un quark di 3ª generazione; ha una carica pari a -1/3 e e una massa stimata di 4,20 GeV/c2.
| Quark bottom | |
|---|---|
| Composizione | Particella elementare |
| Famiglia | Fermione |
| Gruppo | Quark |
| Generazione | Terza |
| Interazioni | Forte, debole, elettromagnetica, Gravità |
| Simbolo | b |
| Antiparticella | Antiquark bottom (b) |
| Teorizzata | Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa (1973) |
| Scoperta | Leon Max Lederman et al. (1977)[1] |
| Proprietà fisiche | |
| Massa | 4,20 +0,17 GeV/c2 |
| Prodotti di decadimento | Quark charm, quark up |
| Carica elettrica | 1/3 e |
| Carica di colore | Si |
| Spin | 1/2 |
Il quark bottom fu teorizzato nel 1973 dai fisici Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa per spiegare la violazione della simmetria CP.[3] Il nome bottom fu introdotto nel 1975 da Haim Harari.[4][5] Venne scoperto nel 1977 al Fermi National Accelerator Laboratory, noto anche come Fermilab, da un gruppo di ricercatori guidato da Leon Lederman,[1] successivamente insignito con il premio nobel, in seguito a collisioni che produssero il Bottomonium.[6] La scoperta avvenne attraverso l'osservazione nei decadimenti di coppie di leptoni μ, anche note come muoni, di uno stato risonante ad una massa pari a 9,5 GeV, non compatibile con nessun oggetto precedentemente noto. Lo stato risonante prese il nome di mesone upsilon e venne interpretato come lo stato legato di due quark di nuova generazione: il quark bottom.[7]
Kobayashi e Maskawa ottennero il premio Nobel per la fisica nel 2008 per la loro spiegazione sulla violazione della parità CP.[8][9]
Al momento della scoperta furono proposti i nomi di bottom e beauty per questo quark. La dizione bottom è diventata predominante, anche se entrambe sono tuttora usate e comunque caratterizzate dalla stessa iniziale "b".
Fisica del quark bottom
Negli ultimi decenni c'è stato un notevole interesse nei riguardi dei fenomeni fisici legati agli adroni formati da quark b, in special modo verso i mesoni. L'interesse è particolarmente legato al fenomeno di violazione della simmetria CP; il meccanismo di rottura della simmetria CP è previsto dall'attuale teoria dominante nelle particelle elementari, il Modello Standard, in simmetria con quanto accade per i kaoni, ed alcuni dei meccanismi previsti lo rendono un preciso banco di prova per questa teoria.
Tra i fenomeni di maggiore interesse si possono citare le oscillazioni del mesone e quella recentissima del mesone .
Adroni che contengono quark bottom
Alcuni degli adroni che contengono quark bottom sono:
- il mesone B che contiene un quark bottom ( o la sua antiparticella) e un quark up o un quark down
- il mesone charm B e strange B che contengono un quark bottom assieme rispettivamente a un quark charm o strange
- vari stati del Bottomonium come ad esempio il mesone upsilon, che contengono un quark bottom e la sua antiparticella
- i barioni bottom, che seguono la denominazione dei corrispondenti barioni strange, dando luogo ad esempio a e .
Note
- ^ a b (EN) Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark, Fermilab, 7 agosto 1997. URL consultato il 24 luglio 2009.
- ^ (EN) C. Amsler et al. (Particle Data Group), Review of Particle Physics: Bottom Quark (PDF), in Physics Letters B, vol. 667, 1–5, 2008, pp. 1–1340, e aggiornamento parziale nel 2009 per l'edizione del 2010.
- ^ M. Kobayashi, T. Maskawa, CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction, in Progress of Theoretical Physics, vol. 49, n. 2, 1973, pp. 652–657, DOI:10.1143/PTP.49.652.
- ^ H. Harari, A new quark model for hadrons, in Physics Letters B, 57B, 1975, p. 265, DOI:10.1016/0370-2693(75)90072-6.
- ^ K.W. Staley, The Evidence for the Top Quark, Cambridge University Press, 2004, pp. 31–33, ISBN 978-0-521-82710-2.
- ^ L.M. Lederman, Logbook: Bottom Quark, in Symmetry Magazine, vol. 2, n. 8, 2005.
- ^ S.W. Herb et al., Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions, in Physical Review Letters, vol. 39, 1997, p. 252, DOI:10.1103/PhysRevLett.39.252.
- ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi
- ^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa
Bibliografia
- Feynman, R.P. "The reason for antiparticles", in The 1986 Dirac memorial lectures, R.P. Feynman and S. Weinberg. Cambridge University Press, 1987. ISBN 0-521-34000-4.
- Weinberg, Steven. The quantum theory of fields, Volume 1: Foundations. Cambridge University Press, 1995. ISBN 0-521-55001-7.
- Feynman, R.P., QED: La strana teoria della luce e della materia, Adelphi, ISBN 88-459-0719-8
- Claude Cohen-Tannoudji, Jacques Dupont-Roc, Gilbert Grynberg, Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics (John Wiley & Sons 1997) ISBN 0-471-18433-0
- Jauch, J. M., F. Rohrlich, F., The Theory of Photons and Electrons (Springer-Verlag, 1980)
- Feynman, R.P. Quantum Electrodynamics (Perseus Publishing, 1998) [ISBN 0-201-36075-6]
