El quark bottom , quark beauty o quark b es una partícula elemental de tercera generación . Es un quark pesado con una carga de − 1/3mi .
Todos los quarks se describen de manera similar mediante la interacción electrodébil y la cromodinámica cuántica , pero el quark bottom tiene tasas de transición a quarks de menor masa excepcionalmente bajas. El quark bottom también es notable porque es un producto en casi todas las desintegraciones del quark top y es un producto de desintegración frecuente del bosón de Higgs .
El quark bottom fue descrito teóricamente por primera vez en 1973 por los físicos Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa para explicar la violación CP . [1] El nombre "bottom" fue introducido en 1975 por Haim Harari . [5] [6]
La evidencia del quark bottom fue obtenida por primera vez en 1977 por el equipo del experimento E288 de Fermilab dirigido por Leon M. Lederman , cuando las colisiones protón-nucleón produjeron bottomonium decayendo en pares de muones . [2] [7] [8] El descubrimiento fue confirmado aproximadamente un año después por las colaboraciones PLUTO y DASP2 en el colisionador electrón-positrón DORIS en DESY . [9] [10] Se informó en ese momento que los científicos de DESY estaban a favor del nombre "beauty", mientras que los científicos estadounidenses tendían hacia "bottom". [10]
Kobayashi y Maskawa ganaron el Premio Nobel de Física en 2008 por su explicación de la violación de CP. [11] [12]
Aunque a veces se utiliza el nombre "belleza", "fondo" se convirtió en el uso predominante por analogía de "arriba" y "abajo" con "arriba" y "abajo" . [ cita requerida ]
La masa "desnuda" del quark bottom es de alrededor de4,18 GeV/ c 2 [3] – un poco más de cuatro veces la masa de un protón , y muchos órdenes de magnitud más grande que los quarks "ligeros" comunes.
Aunque casi exclusivamente pasa de o hacia un quark top , el quark bottom puede decaer en un quark up o en un quark charm a través de la interacción débil . Los elementos de la matriz CKM V ub y V cb especifican las tasas, donde ambas desintegraciones se suprimen, lo que hace que las vidas de la mayoría de las partículas bottom (~10 −12 s) sean algo más largas que las de las partículas charmed (~10 −13 s), pero más cortas que las de las partículas extrañas (de ~10 −10 a ~10 −8 s). [13]
La combinación de una masa elevada y una velocidad de transición baja confiere a los subproductos de colisión experimentales que contienen un quark bottom una firma distintiva que los hace relativamente fáciles de identificar utilizando una técnica llamada " etiquetado B ". Por esa razón, los mesones que contienen el quark bottom tienen una vida excepcionalmente larga para su masa y son las partículas más fáciles de utilizar para investigar la violación de CP . Tales experimentos se están realizando en los experimentos BaBar , Belle y LHCb .
Algunos de los hadrones que contienen quarks bottom incluyen: