Quark top: differenze tra le versioni
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|title=Top quark physics at hadron colliders |
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|volume=48 |pages=835–1000 |
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== Produzione e [[decadimento]] del quark top == |
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Versione delle 16:54, 22 nov 2010
| Quark top | |
|---|---|
| Composizione | Particella elementare |
| Famiglia | Fermione |
| Gruppo | Quark |
| Generazione | Terza |
| Interazioni | Gravità, Elettromagnetica, Debole, Forte, Gravità |
| Simbolo | t (t-) |
| Antiparticella | Antiquark top (t) |
| Teorizzata | Makoto Kobayashi and Toshihide Maskawa (1973) |
| Scoperta | collaborazione CDF e D0, 1995 |
| Proprietà fisiche | |
| Massa | 173,1 ± 1,3 GeV/c2 [1] |
| Vita media | 5×10−25 s |
| Prodotti di decadimento | quark bottom (99,8%) quark strange (0,17%) quark down (0,007%) |
| Carica elettrica | 2⁄3e |
| Carica di colore | Si |
| Spin | ½ |
Il quark top è una particella fondamentale del Modello Standard delle interazioni elementari. È stato scoperto nel 1995 dagli esperimenti CDF e DO al laboratorio Fermilab situato presso Chicago, negli USA. Il quark top è di gran lunga la particella elementare più massiva: la più recente misura della sua massa restituisce il valore 173,1 ± 1,3 GeV,[1] quasi come quella di un nucleo atomico di oro.
È un quark di terza generazione di tipo up con una carica di +(2/3)e. Il quark top interagisce prevalentemente con l'interazione forte, ma può decadere solamente attraverso la forza debole. Decade quasi esclusivamente in un bosone W ed un quark bottom.
Il Modello Standard prevede che il suo tempo di vita sia approssimativamente attorno a 5×10−25 secondi,[2] cioè 20 volte più veloce della scala di tempo delle interazioni forti; quindi non adronizza, dando ai fisici un'occasione unica per studiare un quark "nudo".
Produzione e decadimento del quark top
Il primo acceleratore con un'energia sufficiente alla produzione del quark top è stato il Tevatron del Fermilab, un collisore protone - antiprotone con un'energia nel centro di massa di 1,96 TeV. Dall'autunno del 2009 è entrato in funzione al CERN l' LHC (Large Hadron Collider): quando lavorerà a regime sarà capace di un'energia nel centro di massa ben superiore, fino a circa 14 TeV.
Esistono due processi principali finalizzati alla produzione di quark top:
- Produzione di coppia attraverso le interazioni forti. Questo è il processo più frequente e il meglio studiato; fu osservato per la prima volta nel 1995 simultaneamente nei due esperimenti CDF e D0.
- Produzione singola attraverso la forza debole. Questo processo è circa due volte più raro del precedente e più difficile da osservare a causa della presenza di molti altri processi che mimano la stessa segnatura. È stato osservato per la prima volta nel marzo 2009 simultaneamente dalle due collaborazioni CDF[3] e D0.[4]
La massa del Quark top e la rottura della simmetria elettrodebole
Il Modello Standard descrive le masse dei fermioni attraverso il meccanismo di Higgs. Il bosone di Higgs possiede un accoppiamento Yukawa sui Quark top destrorsi e sinistrorsi. Dopo la rottura della simmetria elettrodebole, i componenti di sinistra e di destra si mischiano:
L'accoppiamento Yukawa dei quark top ha un valore di , dove è il valore di aspettazione sul vuoto del Bosone di Higgs.
Il grande accoppiamento Yukawa del quark top è una prova indiretta a favore di un Bosone di Higgs elementare (in contrasto con un Bosone di Higgs composito).
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]
Note
- ^ A Combination of CDF and D0 Results on the Mass of the Top Quark, arxiv hep-ex/0903.2503v1
- ^ A. Quadt, Top quark physics at hadron colliders, in European Physical Journal C, vol. 48, 2006, pp. 835–1000, DOI:10.1140/epjc/s2006-02631-6.
- ^ , First observation of electroweak single top quark production, arxiv hep-ex/0903.0885
- ^ , Observation of single top quark production, arxiv hep-ex/0903.0850
Collegamenti esterni
- Tevatron Electroweak Working Group
- Informazioni sul quark top dal sito del Fermilab
- Documenti storici dalle collaborazioni CDF e DZero sulla scoperta del quark top
- Articolo su Scientific American sulla scoperta del quark top
- Pagina pubblica delle analisi di fisica del top della collaborazione D0
- Pagina pubblica delle analisi di fisica del top della collaborazione CDF
