Top-kvark

Top-kvark (tidligere truth) er den tungeste kvark og den tungeste elementarpartikel. Den har en masse imellem 178.0 ± 4.3 GeV/c^{2 [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
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]
v d r

Historie

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]

Henfald

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]

Produktion

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]

Kilder

1. Bryndt Klinkby, Esben (september 2008). "Standardmodellens partikler og kræfter" (pdf). Kvant - tidskrift for fysik og astronomi. 19 (3): 11-12. Hentet 4. maj 2011.
2. DØ Collaboration (10. juni 2004). "A precision measurement of the mass of the top quark". Nature. Hentet 12. maj 2011.
3. Tony M. Liss og Paul L. Tipton (september 1997). "The Discovery of the Top Quark" (PDF). Scientific American: 12-14. Hentet 9. maj 2011.{{cite journal}}: CS1-vedligeholdelse: Bruger authors parameter (link)
4. "The Top Quark". Hentet 15. maj 2011.
5. Ramskov, Jens (10. oktober 2008). "Nobelpris for brudt symmetri". Ingeniøren. Arkiveret fra originalen 14. juni 2012. Hentet 9. maj 2011.
6. Kjaer, Carsten R. (2008). "Af brudt symmetri er du kommet" (PDF). Aktuel Naturvidenskab (5): 12-14. Arkiveret fra originalen (PDF) 14. marts 2012. Hentet 15. maj 2011.
7. DØ Collaboration (15. juni 2005). "Simultaneous measurement of Β(t → Wb)/Β(t → Wq) and σ(pp → tt) at DØ" (PDF). Hentet 18. maj 2011.
8. Ramskov, Jens (12. marts 2009). "Succes efter 14 års jagt: Enkelte topkvarker afsløret af partikelaccelerator i USA". Ingeniøren. Hentet 18. maj 2011.{{cite web}}: CS1-vedligeholdelse: url-status (link)