الكوارك السفلي

الكوارك السفلي (رمزه: b) هو جسيم أولي من الجيل الثالث . وهو كوارك ثقيل يحمل شحنة مقدارها − 1 / 3 e . 

تُوصَف جميع الكواركات بطريقة مماثلة من خلال التفاعل الكهروضعيف والديناميكا اللونية الكمومية ، لكن الكوارك السفلي يتميز بمعدلات انتقال منخفضة للغاية إلى كواركات ذات كتلة أقل. ويُعدّ الكوارك السفلي جديرًا بالذكر أيضًا لأنه ناتج في جميع اضمحلالات الكوارك العلوي تقريبًا ، وهو ناتج اضمحلال شائع لبوزون هيغز .

تنبأ ماكوتو كوباياشي وتوشيهيدي ماسكاوا عام 1973 بوجود جيل ثالث من الكواركات لتفسير انتهاك تناظر الشحنة الزوجية (CP) الملحوظ في اضمحلال الكاون . ^{[ 1 ]} لم يقترحا أسماءً للجسيمين اللذين افترضاهما، وبدأ العديد من الفيزيائيين بتسميتهما كواركات الحقيقة والجمال. ^{[ 5 ]} أُدخل مصطلحا "العلوي " و " السفلي"، اللذان أصبحا المصطلحين المقبولين، من قِبل حاييم هاراري عام 1975 ^{[ 6 ] [ 7 ]} ليتوافقا مع أسماء الجيل الأول من الكواركات ( العلوي والسفلي )، مما يعكس حقيقة أنهما المكونان "العلوي" و"السفلي" لثنائية إيزوسبين ضعيفة . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

تم الحصول على أول دليل على وجود الكوارك السفلي عام 1977 من قبل فريق تجربة E288 في مختبر فيرميلاب بقيادة ليون إم. ليدرمان ، عندما أنتجت تصادمات البروتونات مع النيوكليونات جسيمات بوتومونيوم التي تحللت إلى أزواج من الميونات . ^{[ 2 ] [ 9 ] [ 10 ]} تم تأكيد هذا الاكتشاف بعد حوالي عام من قبل تعاوني PLUTO وDASP2 في مصادم الإلكترون-بوزيترون DORIS في مركز أبحاث الإلكترون-بوزيترون DESY . ^{[ 11 ] [ 12 ]} وقد أفيد في ذلك الوقت أن علماء DESY كانوا يفضلون تسمية "بيوتي" (الجمال)، بينما كان العلماء الأمريكيون يميلون إلى تسمية "بوتوم" (القاع). ^{[ 12 ]}

فاز كوباياشي وماسكاوا بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2008 لتفسيرهما لانتهاك تناظر الشحنة الزوجية (CP). ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تبلغ الكتلة "الأساسية" للكوارك السفلي حوالي4.18 GeV/ c ^{2  [ 3 ]} – أكثر بقليل من أربعة أضعاف كتلة البروتون ، وأكبر بعدة مراتب من الكواركات "الخفيفة" الشائعة.

على الرغم من أن انتقال الكوارك السفلي يكاد يقتصر على الانتقال من أو إلى كوارك علوي ، إلا أنه يمكن أن يتحلل إلى كوارك علوي أو كوارك ساحر عبر التفاعل الضعيف . تحدد عناصر مصفوفة CKM، V _{_ub} و V_{_cb} ، معدلات التحلل، حيث يتم كبح كلا هذين التحللين، مما يجعل أعمار معظم جسيمات القاع (~10^{^-12} ثانية) أطول قليلاً من أعمار جسيمات السحر (~10 ^{^-13} ثانية)، ولكنها أقصر من أعمار الجسيمات الغريبة (من ~10 ^{^-10} إلى ~ 10^{^-8} ثانية). ^{[ 15 ]}

يُضفي الجمع بين الكتلة العالية ومعدل الانتقال المنخفض على نواتج التصادم التجريبية التي تحتوي على كوارك القاع بصمةً مميزةً تجعل من السهل نسبيًا تحديدها باستخدام تقنية تُسمى " وسم B ". ولهذا السبب، تتميز الميزونات التي تحتوي على كوارك القاع بعمر طويل استثنائي بالنسبة لكتلتها، وهي أسهل الجسيمات استخدامًا لدراسة انتهاك تناظر الشحنة الزوجية (CP) . وتُجرى هذه التجارب في تجارب BaBar و Belle و LHCb .

تتضمن بعض الهادرونات التي تحتوي على كواركات القاع ما يلي:

• تحتوي ميزونات B على كوارك سفلي (أو جسيمه المضاد ) وكوارك علوي أو سفلي .
• ب_ج وب_{تحتوي ميزونات s} على كوارك سفلي بالإضافة إلىكوارك ساحرأوكوارك غريبعلى التوالي.
• توجد العديد من حالات بوتومونيوم ، على سبيل المثال ميزون ϒ و χ _b (3P) ، وهو أول جسيم تم اكتشافه في مصادم الهادرونات الكبير . تتكون هذه الحالات من كوارك سفلي وجسيمه المضاد.
• تم رصد الباريونات القاعية ، وتم تسميتها قياسًا على الباريونات الغريبة (مثل Λ ⁰ _b ).

• نموذج الكوارك
• مصنع بي
• ميزون ب

• ليدرمان، ل. (1978). "جسيم أبسيلون". مجلة ساينتفك أمريكان . 239 (4): 72-81 . Bibcode : 1978SciAm.239d..72L . doi : 10.1038/scientificamerican1078-72 .
• ر. نيف. "الكواركات" . هايبرفيزيكس . جامعة ولاية جورجيا ، قسم الفيزياء وعلم الفلك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 يونيو 2008 .
• أ. بيكرينغ (1984). بناء الكواركات . مطبعة جامعة شيكاغو . الصفحات 114-125 . ISBN  978-0-226-66799-7.
• ج. يوه (1997). اكتشاف كوارك بيتا في مختبر فيرميلاب عام 1977: قصة منسق التجربة (ملف PDF) . وقائع مؤتمر "عشرون عامًا رائعة من فيزياء القاع". وقائع مؤتمر معهد الفيزياء الأمريكي. المجلد  424. الصفحات 29-42 . رمز Bibcode : 1998AIPC..424...29Y . doi : 10.1063/1.55114 . 
• ستون، شيلدون (1994). اضمحلالات بيتا (  الطبعة الثانية). جامعة سيراكيوز : وورلد ساينتيفيك . doi : 10.1142/1441 . ISBN 978-981-02-0708-3. OCLC 636743000 . 

• تاريخ اكتشاف الكوارك السفلي / ميزون أبسيلون ( مؤرشف بتاريخ 24 أغسطس 2017 في أرشيف الإنترنت )