Top-kvark
From Wikipedia, the free encyclopedia
From Wikipedia, the free encyclopedia
Top-kvark (tidligere truth) er den tungeste kvark og den tungeste elementarpartikel. Den har en masse imellem 178.0 ± 4.3 GeV/c2 [2] og har derved en masse, der er mere end 300.000 gange tungere end elektronen,[6] og en masse der er større end et atom guld.[3] Top-kvarken udgør sammen med bottom-kvarken tredje familie og har en ladning på + 2⁄3 e[1]
| Top-kvark | |
|---|---|
 | |
Illustration af en top-kvark og en anti-top-kvark, der bliver skabt af en kollision mellem en proton og en antiproton og deres nedfald. | |
| Klassificering | |
| Elementarpartikel Fermion Kvark | |
| Generelle egenskaber | |
| Interaktion(er) | Gravitation, Elektromagnetisme, Svag og Stærk kernekraft |
| Symbol | t[1] |
| Antipartikel | Anti-top-kvark |
| Fysikke egenskaber | |
| Masse | 178.0 ± 4.3 GeV/c2 [2] |
| Elektrisk ladning | + 2⁄3 e[1] |
| Farveladning | Ja |
| Spin | 1⁄2 |
| Levetid | 10-24 s[3] |
| Henfalder til | Bottom-kvark og W+-boson[3][4] |
| Historie | |
| Forudsagt | Kobayashi (1982) Maskawa (1982)[5][6] |
| Opdagelse | CDF og DØ (1995)[3] |
Top-kvarken blev forudsagt i 1972 af Makoto Kobayashi og Toshihide Maskawa, idet deres beregninger for at forklare et CP-symmetribrud for kaoner krævede 6 kvarker. Kobayashi og Maskawa vandt nobelprisen i 2008 for dette.[5][6] De første forsøg på at finde top-kvarken begyndte i 1977 ved Stanford Linear Accelerator Center i Palo Alto og ved DESY i Hamburg dog uden resultat. I starten af 1980erne opdagede Super Proton Synchrotron (SPS) ved CERN W bosonen og the Z bosonen og forskerne følte at opdagelsen af top-kvarken var nært forekommende. Men eksperimentet ved CERN i 1988 stadig ikke havde fundet en top-kvark kunne de konkludere at dens masse måtte minimum være 41 GeV/c2 Eksperimentet på Fermilab viste at massen minimum måtte være 77 GeV/c2. På dette tidspunkt have CERN accelerator nået sit maksimum og konkurrencen for at finde top-kvarken stod mellem to hold ved fermilab med hver deres dektektor: Dee Zero (DØ) og Collider Detector at Fermilab (CDF). I 1992 fik begge eksperimenter, de første tegn på at top-kvarkens eksistens og d. 2. marts 1995 fremviste begge hold deres endelig bevis.[3]
Levetiden for en top-kvark er 10-24 s, og da den er så lille, er det ikke er muligt at måle på selve partiklen.[3] Top-kvarken henfalder i følge standardmodellen med en sandsynlighed mellem 99,80 og 99,84 % til en bottom-kvark og en W-boson. I de resterede tilfælde henfalder partiklen til en strange-kvark og W-boson eller down-kvark og W-boson.[7]
Top-kvarken produceres oftest sammen med den antipartikel anti-top-kvarken, hvor de bliver dannet ved hjælp af den stærke kernekraft. I 2009 fremlagde to hold ved Tevatron-accerelatoren ved Fermilab at de havde observeret top-kvarket skabt enkeltvis ved hjælp af den svage kernekraft. De var blevet skabt ved at en W-boson henfald til en top-kvark og en anti-bottom-kvark. Disse top-kvarker var dog så sjældne at de kun skabes i 1 ud af 20 milliarder sammenstød i acceleratoren.[8]
