-кварк (сокращение от топ-кварк, ) или истинный кварк () — кварк с зарядом +(2/3), принадлежащий к третьему поколению.
Свойства Имея массу 173,2 ± 0,7 ГэВ/, -кварк является наиболее массивным среди всех частиц Стандартной Модели; его масса близка к массе ядра рения. Время жизни -кварка составляет около 5×10−25 секунды, на порядок меньше временно́й шкалы сильного взаимодействия (≈3×10−24 секунды). Ввиду короткого времени жизни он не успевает после возникновения адронизоваться (стать частью адрона) и ведёт себя как «голый» кварк; таким образом, не существует адронов, содержащих валентный -кварк (виртуальные -кварки, строго говоря, присутствуют в любом адроне).
Распадается почти всегда на -кварк и -бозон (слабый распад); около 9 % распадов происходят с излучением лёгкого заряженного лептона (электрона или мюона) и соответствующего нейтрино. Распад с вылетом тяжёлого -лептона пока не наблюдался с достаточно значимой статистикой. Электромагнитные каналы распада подавлены (радиационный распад в более лёгкие - или -кварк по реакциям , не обнаружен, экспериментальная вероятность таких реакций менее 0,6 %). Аналогичные слабые реакции с вылетом вместо фотона -бозона (, ) предсказаны, но достоверно пока не наблюдались (вероятность менее 14 %). Распад -кварка за счёт сильного взаимодействия запрещён, поскольку сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат.
Истинный кварк ввиду большой массы и близкой к единице константе связи Юкавы для этой частицы ( где — вакуумное среднее поля Хиггса) сильно влияет на ряд наблюдаемых величин, обусловленных электрослабым взаимодействием, вследствие участия -кварка в квантовых петлевых поправках Стандартной Модели. В частности, пока неизвестно, стабилен ли вакуум Стандартной Модели или возможен его спонтанный распад из-за того, что «бегущая» (зависящая от энергии) константа самодействия поля Хиггса при высоких энергиях становится меньше её значения при нулевой энергии. существенно зависит (через вклад в вакуумные петлевые поправки) от массы -кварка, однако точность измерений (около 0,37 % на 2017 год) пока не позволяет решить вопрос о стабильности вакуума.
История открытия Поиски -кварка продолжались около 20 лет. Он был открыт в 1994—1995 годах в экспериментах на коллайдере Тэватрон в американской лаборатории Фермилаб коллаборациями CDF и D0. Бо́льшая часть экспериментальных данных была накоплена в течение 1994 года. Статьи, заявляющие об открытии, были направлены в журнал Physical Review Letters коллаборациями CDF и D0 26 февраля 1995 года. Содержание статей не разглашалось до момента официального объявления об открытии, которое состоялось на семинаре в Фермилабе 2 марта 1995 года, одновременно с публикацией обеих работ.
До запуска Большого адронного коллайдера, Тэватрон был единственным в мире экспериментальным комплексом, где могла родиться пара -кварков. Энергия сталкивающейся протон-антипротонной пары в системе центра масс на этом ускорителе равна 1,96 ТэВ. При такой энергии пары -кварк + -антикварк рождаются с сечением около 7 пикобарн, что совпадает с предсказанием Стандартной Модели (6,7—7,5 пикобарн для массы -кварка 175 ГэВ/c2).
Открытие -кварка, многие свойства которого были предсказаны Стандартной Моделью, окончательно подтвердило реальность кварков.
Примечания
Литература
Ссылки Сводная таблица свойств -кварка на сайте Particle Data Group (2017) Полная таблица свойств частиц на сайте Particle Data Group
Категория:Кварки Категория:Стандартная модель