קווארק עליון

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

קווארק עליוןאנגלית: Top quark) הוא קווארק במודל הסטנדרטי. קווארק עליון מסווג כקווארק מדור שלישי ומטענו e+\frac {2}{3}. . הוא התגלה ב-1995 במאיץ החלקיקים בפרמילאב. הקווארק העליון הוא המסיבי שבחלקיקים היסודיים. מסתו של החלקיק היא 173.2±0.9 GeV - כמסתו של גרעין אטום רניום.

הקווארק העליון משתתף באינטראקציות של הכוח הגרעיני החזק, אך התפרקותו נעשית דרך הכוח הגרעיני החלש. הוא כמעט תמיד מתפרק לבוזון W ולקווארק תחתון. לפי המודל הסטנדרטי של החלקיקים היסודיים, זמן החיים של הקווארק העליון הוא מסדר גודל של ‎10-25‎ שניות. פרק זמן זה קצר פי 20 בערך מפרקי הזמן של אינטראקציות של הכוח החזק. על כן, לא מספיקים להצטרף אליו קווארקים נוספים והוא לא הופך להאדרון בתהליך ההאדרוניזציה.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

אחרי גילוי הקווארק הראשון מדור שלישי, הוצע עבורו השם "יופי" (beauty), ואת הקווארק השני מהדור השלישי (שטרם נתגלה) כינו בשם "אמת" (truth). השמות הללו לא השתרשו, והקווארקים האלו כונו "עליון" ו"תחתון".

בשנים שקדמו לגילויו של הקווארק העליון, היה ניכר כי המדידות המדויקות של מסת הבוזונים שמשתתפים באינטראקציות של הכוח החלש, תלויות במסתו של הקווארק העליון. אפקט זה, של ההשפעה על המדידות הללו איפשר "לראות" את הקווארק העליון, מבלי לייצר אותו בתהליך ניסויי. השפעת מסת הקווארק על מדידות פרמטרים הקשורים לכוח החלש איפשרו לחזות את מסת הקווארק עוד ב-1994. מסת הקווארק המשוערת הייתה בין 145 GeV ל- 185 Gev.

הקווארק העליון התגלה בשנת 1995 בפרמילאב. מאיץ החלקיקים שבפרמילאב היה היחידי בעולם שמסוגל לייצר קווארק עליון טרם החל מאיץ LHC לפעול בCERN בשנת 2008.

יצירת קווארקים עליונים[עריכת קוד מקור | עריכה]

קוורקי top יוצרו עד כה (2010) במאיץ ה- Tevatron שבפרמילאב ובמאיץ LHC, המפגישים פרוטונים ואנטי-פרוטונים. ניתן ליצור קווארקים עליונים בשני אופנים עיקריים:

שבירת הסימטריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

המודל הסטנדרטי מסביר את מסת הפרמיונים באמצעות מנגנון היגס. לבוזון היגס יש צימוד יוקאווה לקווארקים העליונים הימניים והשמאליים. אחרי שבירת הסימטריה האלקטרו-חלשה, הרכיבים הימניים והשמאליים מתערבבים, ונוצר ביטוי של מסה.

\mathcal{L} = y_t h q u^c \rightarrow \frac{y_t v}{\sqrt{2}}( 1 + h^0/v) u u^c

לקווארק העליון יש ערך של צימוד יוקאווה של y_t = \sqrt{2} m_t/v \simeq 1.

המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
בוזונים פרמיונים
קווארקים
Photon.svg
פוטון
Up quark.svg
למעלה
Charm quark.svg
קסום
Top quark.svg
עליון
Gluon.svg
גלואון
Down quark.svg
למטה
Strange quark.svg
מוזר
Bottom quark.svg
תחתון
לפטונים
Z boson.svg
בוזון
Z
Electron neutrino.svg
נייטרינו
אלקטרוני
Muon neutrino.svg
נייטרינו
מיואוני
Tau neutrino.svg
נייטרינו
טאואוני
W boson.svg
בוזון W
Electron.svg
אלקטרון
Muon.svg
מיואון
Tau lepton.svg
טאו
Higgs boson.svg
בוזון
היגס
טעמי קווארקים
למעלה (u)  ·  למטה (d)  ·  מוזר (s)  ·  קסום (c)  ·  תחתון (b)  ·  עליון (t)