B-мезон

B-мезоны — мезоны, состоящие из b-антикварка и верхнего ($\mathrm{B^+}$), нижнего ($\mathrm{B^0}$), странного ($\mathrm{B_s^0}$) или очарованного ($\mathrm{B_c^+}$) кварков. Сочетание b-антикварка и t-кварка ($\mathrm{t\bar{b}}$) считается невозможным из-за короткого времени жизни последнего.^[1] Сочетание b-антикварка и b-кварка ($\mathrm{b\bar{b}}$) является не B-мезоном, а боттомонием.

Каждый B-мезон имеет античастицы, которые состоят из b-кварка и верхнего ($\mathrm{B^-}$), нижнего ($\mathrm{\bar{B}^0}$), странного ($\mathrm{\bar{B}_s^0}$) или очарованного ($\mathrm{B_c^-}$) антикварков, соответственно.

Впервые B-мезоны были обнаружены в 1983 году на детекторе CLEO.

Характеристики

B-мезоны

Частица	Символ	Анти- частица	Кварковый состав	Заряд	Изоспин (I)	Спин и чётность (JP)	Энергия покоя (МэВ/c2)	S	C	B'	Время жизни (с)	Основная мода распада
B-мезон	$\mathrm{B^+}$	$\mathrm{B^-}$	$\mathrm{u\bar{b}}$	+1	1⁄2	0−	5279.15±0.31	0	0	+1	1.638±0.011×10-12	См. B± моды распада
Нейтральный B-мезон	$\mathrm{B^0}$	$\mathrm{\bar{B}^0}$	$\mathrm{d\bar{b}}$	0	1⁄2	0−	5279.53±0.33	0	0	+1	1.530±0.009×10-12	См. B0 моды распада
Странный B-мезон	$\mathrm{B_s^0}$	$\mathrm{\bar{B}_s^0}$	$\mathrm{s\bar{b}}$	0	0	0−	5366.3±0.6	−1	0	+1	1.470±+0.027×10-12	См. Bs0 моды распада
Очарованный B-мезон	$\mathrm{B_c^+}$	$\mathrm{B_c^-}$	$\mathrm{c\bar{b}}$	+1	0	0−	6276±4	0	+1	+1	0.46±0.07×10-12	См. Bc± моды распада

B-мезон-антимезонные осцилляции

Основная статья: B-мезон-антимезонные осцилляции

Нейтральные B-мезоны, B⁰ и B_s⁰, могут спонтанно превращаться в свои античастицы и наоборот. Это явление называется осцилляцией ароматов. Существование осцилляции нейтральных B-мезонов является одним из основных предсказаний Стандартной модели элементарных частиц. Она была измерена в системе $\mathrm{B^0-\bar{B}^0}$ и составила около 0,496 пс^−1[2], а в системе $\mathrm{B_s^0-\bar{B}_s^0}$ — около Δm_s = 17.77 ± 0.10 (стат) ± 0.07 (сист) пс⁻¹. Измерения проводились в эксперименте CDF лаборатории Ферми.^[3] Первая оценка нижнего и верхнего пределов величины осцилляции для системы $\mathrm{B_s^0-\bar{B}_s^0}$ была проведена также лабораторией Ферми в ходе эксперимента D0.^[4]

25 сентября 2006 года лаборатория Ферми объявила о подтверждении ранее теоретически открытых B_s-мезонных осцилляций.^[5] По данным пресс-релиза лаборатории Ферми:

Это первое крупное открытие Run 2 продолжает традицию открытий лаборатории Ферми в физике элементарных частиц, где были открыты нижний (1977) и верхний (1995) кварки. Удивительно, но странное поведение B_s (произносится как «B Sub S»)-мезонов фактически предсказывается Стандартной моделью элементарных частиц и сил. Открытие этого колебательного поведения, таким образом, ещё раз подтверждает точность Стандартной модели…

Ранее на CDF ученые-физики измерили скорость переходов вещество-антивещество для B_s мезона, состоящего из тяжелого прелестного кварка, связанного со странным антикварком сильным ядерным взаимодействием. В настоящее время они достигли стандарта для открытий в области физики элементарных частиц, в котором вероятность ошибочных наблюдений должна быть доказано меньше, чем 5 к 10 млн. (5/10,000,000). Для результатов CDF эта вероятность ещё меньше, 8 к 100 млн. (8/100,000,000).

Рональд Котлак, пишущий для Chicago Tribune, назвал частицу «странной» и заявил, что мезон «может открыть дверь в новую эру физики» из-за его доказанного взаимодействия с «жуткой антиматерией».^[6]

14 мая 2010 года физики из Национальной Ускорительной лаборатории Ферми сообщили, что для материи осцилляции затухают на 1 % чаще, чем для антиматерии, что может помочь объяснить обилие вещества над антивеществом в наблюдаемой Вселенной.^[7] Тем не менее, результаты, полученные после обработки больших объёмов данных с детектора LHCb, не показали никаких существенных отклонений от Стандартной модели.^[8]

Примечания

1. ↑ A. Quadt (2006). «Top quark physics at hadron colliders». European Physical Journal C 48 (3): 835–1000. DOI:10.1140/epjc/s2006-02631-6. Bibcode: 2006EPJC...48..835Q.
2. ↑ http://repository.ubn.ru.nl/bitstream/2066/26242/1/26242.pdf
3. ↑ A. Abulencia et al. (CDF Collaboration) (2006). «Observation of Bs-Bsbar Oscillations». Physical Review Letters 97 (24): 242003. DOI:10.1103/PhysRevLett.97.242003. Bibcode: 2006PhRvL..97x2003A.
4. ↑ V.M. Abazov et al. (D0 Collaboration) (2006). «Direct Limits on the B_s⁰ Oscillation Frequency». Physical Review Letters 97 (2): 021802. DOI:10.1103/PhysRevLett.97.021802. Bibcode: 2006PhRvL..97b1802A.
5. ↑ Fermilab (25 September 2006). It might be…It could be…It is!!!. Пресс-релиз. Проверено 2007-12-08.
6. ↑ R. Kotulak. Antimatter discovery could alter physics: Particle tracked between real world, spooky realm, en:Deseret News (26 September 2006). Проверено 8 декабря 2007.
7. ↑ A New Clue to Explain Existence
8. ↑ Article on LHCb results

Ссылки

• W.-M. Yao et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 33, 1 (2006) and 2007 partial update for edition 2008 (URL: http://pdg.lbl.gov)
• V. Jamieson Flipping particle could explain missing antimatter. New Scientist (18 March 2008). Архивировано из первоисточника 6 августа 2012. Проверено 23 января 2010.

Частицы в физике

 

Элементарные частицы	Фермионы Кварки u · d · c · s · t · b Лептоны e− · e+ · μ− · μ+ · τ− · τ+ · νe · νe · νμ · νμ · ντ  · ντ Бозоны Калибровочные бозоны γ · g · W-бозон · Z-бозон бозоны Хиггса H0 Другие Ду́хи Гипотетические Суперпартнёры Гейджино Чарджино · Глюино · Гравитино · Нейтралино Другие Аксино · Хиггсино · Сфермион Другие A0 · Дилатон · G · J · Тахион · X · X (4140) Y · W’ · Z’ · Стерильное нейтрино
Составные частицы	Адроны Барионы / Гипероны Нуклоны (p · p · n · n)  · Δ · Λ · Σ · Ξ · Ω Мезоны / Кварконии π · ρ · η · η′  · φ · ω  · J/ψ · ϒ · θ · K · B · D · T Другие Атомные ядра · Атомы · Экзотические атомы (Позитроний · Мюоний · Кварконий) · Молекулы Гипотетические Экзотические адроны Экзотические барионы Дибарион · Пентакварк Экзотические мезоны Глюбол · Тетракварк Другие Мезонная молекула · Померон
Квазичастицы	Солитон Давыдова · Экситон · Биэкситон · Магнон · Фонон · Плазмон · Поляритон · Полярон · Примесон · Ротон · Биротон · Дырка · Электрон · Куперовская пара · Орбитон · Трион · Фазон · Флуктуон · Энион · Холон и спинон
Списки	Список частиц · Список квазичастиц · Список барионов · Список мезонов · История открытия частиц