底夸克

底夸克
组成	基本粒子
系	費米子
代	第三代
基本相互作用	強作用力、弱作用力、; 電磁力、引力
符号	; b;
反粒子	反底夸克（; b; )
理论	小林誠、益川敏英 (1973年)
发现	利昂·萊德曼等（1977年）
质量	4.18+0.03; −0.03 GeV/c2
衰变粒子	粲夸克或上夸克
電荷	-1⁄3 e
色荷	有
自旋	1⁄2
弱同位旋	LH：−1⁄2, RH：0
弱超荷	LH： 1⁄3, RH：−2⁄3

b夸克（bottom quark，台湾译底夸克，中国大陆又称“底夸克”^{[註 1]}）是帶有電荷−1⁄3 e的第三代夸克，曾稱美夸克（beauty quark）^[5]^{[註 2]}。雖然量子色動力學描述每一種夸克的方法都很類似，由於底夸克帶有很大的裸質量（英语：bare mass）（約為7000420000000000000♠4.2 GeV/c²，^[3]^[6]^:135稍微多過質子質量的四倍)，而且CKM矩陣的元素V_ub與V_cb的數值很小，因此底夸克擁有獨特的標籤。當做實驗時，使用一種稱為底貼籤（英语：b_tagging）的技術，可以很容易地辨識出它的蹤跡。由於CP破壞涉及到三代的夸克，因此研究CP破壞比較合適使用的粒子是含有底夸克的介子。BaBar实验、Belle實驗與LHCb實驗都正在進行這類實驗。

幾乎所有頂夸克的衰變都會產生底夸克，希格斯玻色子的衰變也常會產生底夸克。1973年，為了解釋CP破壞，物理學者小林誠與益川敏英預言底夸克的存在。^[1]海姆·哈拉里（英语：Haim Harari）在1975年將這粒子命名為底夸克。^[7]^[8]費米實驗室的利昂·萊德曼研究團隊於1977年做通過粒子碰撞實驗製成底夸克偶素，從而發現底夸克。^[2]^[9]^[10] 由於「发现对称性破缺的来源，并预测了至少三大类夸克在自然界中的存在」，小林誠與益川敏英榮獲2008年諾貝爾物理學獎。 ^[11]^[12]有一些學者稱底夸克為「美夸克」，但至今為止，「底夸克」仍舊是最常用的名稱。^[13]

通過弱相對作用，底夸克可以衰變為上夸克或粲夸克。這類衰變被CKM矩陣所抑制（V_ub=0.0040、V_cb=0.04，數值很小）。底夸克很想衰變為頂夸克（V_tb=0.9991），但是由於底夸克的質量小於頂夸克，因此不能衰變為頂夸克，所以，底夸克的平均壽命為比較長的1.3×10⁻¹² s，而每當底夸克衰變時，它比較常衰變為粲夸克。^[6] ^:327-329^[14]

含有底夸克的強子

以下列出一些含有底夸克的強子：

B介子含有一個底夸克（或反底夸克）與一個上夸克或下夸克。
B
c介子含有一個底夸克與粲夸克。
B
s介子含有一個底夸克與一個奇夸克。
有很多種底夸克偶素態，例如
ϒ
介子、大型強子對撞器首先發現的粒子 χ_b(3P)。它們都是由一個底夸克與反底夸克形成的粒子。
含有底夸克的重子已被觀測到，它們的命名方式與奇重子類似，例如
Λ0
b。

參閱

夸克模型

注释

^ 在2019年由中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会公布的《物理学名词》中，“底夸克”为非推荐名^[4]。
^ “美夸克”为被淘汰的旧名^[4]。

參考文獻

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延伸閱讀

L. Lederman. The Upsilon Particle. Scientific American. 1978, 239 (4): 72. doi:10.1038/scientificamerican1078-72.
R. Nave. Quarks. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. [2008-06-29]. （原始内容存档于2015-09-05）.
J. Yoh. The Discovery of the b Quark at Fermilab in 1977: The Experiment Coordinator's Story (PDF). Proceedings of Twenty Beautiful Years of Bottom Physics. Fermilab. 1997 [2009-07-24]. （原始内容存档 (PDF)于2018-08-08）.

外部連結

發現底夸克的歷史（页面存档备份，存于互联网档案馆）

[5] 在2019年由中华人民共和国全国科学技术名词审定委员会公布的《物理学名词》中，“底夸克”为非推荐名^[4]。

[7] “美夸克”为被淘汰的旧名^[4]。

[KM-1] 1.0 ^1.1 M. Kobayashi; T. Maskawa. CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction. Progress of Theoretical Physics. 1973, 49 (2): 652–657 [2020-10-09]. Bibcode:1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652. （原始内容存档于2008-12-24）.

[FermiPress1977-2] 2.0 ^2.1 Discoveries at Fermilab – Discovery of the Bottom Quark (新闻稿). Fermilab. 1977-08-07 [2009-07-24]. （原始内容存档于2019-05-29）.

[PDG2012-3] 3.0 ^3.1 J. Beringer (Particle Data Group); et al. PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' (PDF). Particle Data Group. 2012 [2012-12-18]. （原始内容 (PDF)存档于2013-05-12）.

[WM-4] 4.0 ^4.1 物理学名词审定委员会．物理学名词 [S/OL]．全国科学技术名词审定委员会,公布. 3版．北京：科学出版社, 2019: 374. 科学文库.

[yahoo-6] 粒子物理規則快打破了？. Yahoo! 新聞. 2022-12-09 [2022-12-10]. （原始内容存档于2022-12-14）（中文（繁體））.

[Griffiths2008-8] 6.0 ^6.1 Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2

[9] H. Harari. A new quark model for hadrons. Physics Letters B. 1975, 57 (3): 265. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6.

[10] K.W. Staley. The Evidence for the Top Quark. Cambridge University Press. 2004: 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2.

[11] L.M. Lederman. Logbook: Bottom Quark. Symmetry Magazine. 2005, 2 (8). （原始内容存档于2006-10-04）.

[12] S.W. Herb; et al. Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters. 1977, 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252.

[13] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-12-07）.

[14] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-12-07）.

[15] Zielinski, Lynne. Physics Folklore. Fermilab Education Office. Fermilab. （原始内容存档于2010-05-27）.

[16] Nave, C. R. Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction. HyperPhylsics. [2017-07-07]. （原始内容存档于2017-07-09）.

[註 1]

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