Quark bottom

Quark bottom
Classificazione	Particella elementare
Famiglia	Fermioni
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)
Proprietà fisiche
Massa	4,18+0,04; −0,03 GeV/c2 (schema MS); 4,65+0,03; −0,03 GeV/c2 (schema 1S)
Prodotti di decadimento	Quark charm, quark up
Carica elettrica	-1/3 e
Carica di colore	Sì
Spin	1/2

Il quark bottom (solitamente abbreviato in quark b), talvolta chiamato quark beauty, è un quark di terza generazione con carica elettrica negativa di -¹⁄₃ e e una massa stimata di 4,20 GeV/c².

Storia

Teorizzato nel 1973 dai fisici Makoto Kobayashi e Toshihide Maskawa per spiegare la violazione della simmetria CP^[4] (il nome bottom fu introdotto nel 1975 da Haim Harari^[5]^[6]), venne scoperto nel 1977 al Fermi National Accelerator Laboratory da un gruppo di ricercatori guidato da Leon Lederman,^[1] in seguito a collisioni che produssero il bottomonium.^[7] La scoperta avvenne attraverso l'osservazione nei decadimenti di coppie di 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 un quark di nuova generazione con il suo antiquark.^[8]

Kobayashi e Maskawa ottennero il premio Nobel per la fisica nel 2008 per la spiegazione della violazione della parità CP.^[9]^[10]

Al momento della scoperta furono proposti per il nuovo quark i nomi di bottom (fondo) e beauty (bellezza). 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 $B^{0}$ e quella recentissima del mesone $B_{s}^{0}$ .

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 $B^{0}$ e $B_{s}^{0}$ .

Note

^ ^a ^b (EN) Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark, Fermilab, 7 agosto 1997. URL consultato il 24 luglio 2009.
^ M. Tanabashi et al. (Particle Data Group), Review of Particle Physics, in Physical Review D, vol. 98, n. 3, 2018, pp. 030001, Bibcode:2018PhRvD..98c0001T, DOI:10.1103/PhysRevD.98.030001.
^ J. Beringer (Particle Data Group), PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)' (PDF), su pdg.lbl.gov, Particle Data Group, 2012. URL consultato il 18 dicembre 2012 (archiviato dall'url originale il 12 maggio 2013).
^ 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. URL consultato il 22 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 24 dicembre 2008).
^ 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 (archiviato dall'url originale il 4 ottobre 2006).
^ 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, 1977, p. 252, DOI:10.1103/PhysRevLett.39.252.
^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi, su nobelprize.org.
^ 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa, su nobelprize.org.

Bibliografia

(EN) Richard Feynman, The reason for antiparticles, in The 1986 Dirac memorial lectures, Cambridge University Press, 1987, ISBN 0-521-34000-4.
(EN) Richard Feynman, Quantum Electrodynamics, Perseus Publishing, 1998, ISBN 0-201-36075-6.
Richard Feynman, QED: La strana teoria della luce e della materia, Adelphi, ISBN 88-459-0719-8.
(EN) Steven Weinberg, The quantum theory of fields, Volume 1: Foundations, Cambridge University Press, 1995, ISBN 0-521-55001-7.
(EN) Claude Cohen-Tannoudji, Jacques Dupont-Roc e Gilbert Grynberg, Photons and Atoms: Introduction to Quantum Electrodynamics, John Wiley & Sons, 1997, ISBN 0-471-18433-0.
(EN) J. M. Jauch e F. Rohrlich, The Theory of Photons and Electrons, Springer-Verlag, 1980, ISBN 0-201-36075-6.

Voci correlate

Collegamenti esterni

Bottom quark information on Fermilab website, su fnal.gov.
Technical data from Particle Data Group (pdf) (PDF), su pdg.lbl.gov.
LHCB VEDE LA PRIMA PARTICELLA B, su infn.it (archiviato dall'url originale il 12 gennaio 2012).

Controllo di autorità	GND (DE) 4146424-2

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[FermiPress1977-1] (EN) Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark, Fermilab, 7 agosto 1997. URL consultato il 24 luglio 2009.

[PDG2018-2] M. Tanabashi et al. (Particle Data Group), Review of Particle Physics, in Physical Review D, vol. 98, n. 3, 2018, pp. 030001, Bibcode:2018PhRvD..98c0001T, DOI:10.1103/PhysRevD.98.030001.

[PDG2012-3] J. Beringer (Particle Data Group), PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)' (PDF), su pdg.lbl.gov, Particle Data Group, 2012. URL consultato il 18 dicembre 2012 (archiviato dall'url originale il 12 maggio 2013).

[KM-4] 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. URL consultato il 22 novembre 2010 (archiviato dall'url originale il 24 dicembre 2008).

[5] H. Harari, A new quark model for hadrons, in Physics Letters B, 57B, 1975, p. 265, DOI:10.1016/0370-2693(75)90072-6.

[6] K.W. Staley, The Evidence for the Top Quark, Cambridge University Press, 2004, pp. 31–33, ISBN 978-0-521-82710-2.

[7] L.M. Lederman, Logbook: Bottom Quark, in Symmetry Magazine, vol. 2, n. 8, 2005 (archiviato dall'url originale il 4 ottobre 2006).

[8] 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, 1977, p. 252, DOI:10.1103/PhysRevLett.39.252.

[9] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi, su nobelprize.org.

[10] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa, su nobelprize.org.

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