Top-kvark

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
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.
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 + 23 e[1]
Farve-ladning Ja
Spin 12
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 (1995)[3]

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 + 23 e[1]

Historie[redigér | redigér wikikode]

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[redigér | redigér wikikode]

Levetiden for en top-kvark er 10-24 s, derfor er den så lille, at 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[redigér | redigér wikikode]

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[redigér | redigér wikikode]

  1. 1,0 1,1 1,2 Bryndt Klinkby, Esben (september 2008). "Standardmodellens partikler og kræfter" (pdf). Kvant - tidskrift for fysik og astronomi 19 (3): 11-12. http://www.kvant.dk/upload/kv-2008-3/kv-2008-3-EK-Standardmodel.pdf. Hentet 4. maj 2011. 
  2. 2,0 2,1 DØ Collaboration (10. juni 2004). "A precision measurement of the mass of the top quark". Nature. http://www.nature.com/nature/journal/v429/n6992/full/nature02589.html. Hentet 12. maj 2011. 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 Tony M. Liss og Paul L. Tipton (September 1997). "The Discovery of the Top Quark". Scientific American: 12-14. http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf. Hentet 9. maj 2011. 
  4. "The Top Quark". http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/quark.html#c5. Hentet 15. maj 2011. 
  5. 5,0 5,1 Ramskov, Jens (10. oktober 2008). "Nobelpris for brudt symmetri". Ingeniøren. http://ing.dk/artikel/92000-nobelpris-for-brudt-symmetri. Hentet 9. maj 2011. 
  6. 6,0 6,1 6,2 Kjaer, Carsten R. (2008). "Af brudt symmetri er du kommet". Aktuel Naturvidenskab (5): 12-14. http://infolink2003.elbo.dk/Naturvidenskab/dokumenter/doc/8637.pdf. 
  7. DØ Collaboration (15. juni 2005). "Simultaneous measurement of Β(t → Wb)/Β(t → Wq) and σ(pp → tt) at DØ". http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/WWW/results/prelim/TOP/T14/T14.pdf. Hentet 18. maj 2011. 
  8. Ramskov, Jens (12. marts 2009). "Succes efter 14 års jagt: Enkelte topkvarker afsløret af partikelaccelerator i USA". Ingeniøren. http://ing.dk/artikel/97008-succes-efter-14-aars-jagt-enkelte-topkvarker-afsloeret-af-partikelaccelerator-i-usa. Hentet 18. maj 2011.