D-кварк

d-кварк (нижний кварк, даун-кварк) (d)
Протон как структура из двух u-кварков и одного d-кварка
Состав	фундаментальная частица
Семья	Фермион
Группа	Кварк
Поколение	Первое
Участвует во взаимодействиях	сильное, слабое, электромагнитное, гравитационное
Кол-во типов	3
Масса	4,67+0,48 −0,17 МэВ
Теоретически обоснована	Гелл-Манн, Цвейг (1964)
Обнаружена	1967
Квантовые числа
Электрический заряд	−1/3 e
Цветовой заряд	r, g, b
Спин	½ ħ
Кол-во спиновых состояний	2

d-кварк или нижний (также нейтронный^[1]) (англ. down) кварк, принадлежит к первому поколению фундаментальных фермионов, имеет заряд −(1/3)e. Вместе с u-кварками d-кварки образуют нуклоны (протоны и нейтроны), которые являются основными составляющими атомного ядра. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков.

Квантовые числа

Спин d-кварка равен 1/2, чётность положительна. Проекции изоспина и слабого изоспина равны −1/2 (знак противоположен u-кварку). Барионное число равно +1/3; а лептонное число, странность, очарование, истинность и красота равны 0. Как и другие кварки, d-кварк несёт один из трёх цветовых зарядов (условно называемые красным, синим и зелёным).

Масса

Масса d-кварка, по данным от 2023 года, составляет 4,67+0,48
−0,17 МэВ^[2], он второй по лёгкости среди кварков после u-кварка.

История

Существование d-кварков впервые было предсказано в 1964 г., когда Гелл-Манн и Цвейг разработали кварковую модель. Первые экспериментальные доказательства были получены в экспериментах по глубоко неупругому рассеянию в SLAC в 1967 г.

Адроны, содержащие d-кварк

• Мезоны:
  • Заряженные пионы ${\displaystyle (\pi ^{\pm })}$ содержат d-кварк и u-антикварк (или наоборот), а нейтральный пион ${\displaystyle (\pi ^{0})}$ линейную комбинацию d-кварка и d-антикварка и u-кварка и u-антикварка (как и более тяжёлые ρ- и ω-мезоны, см. ниже)
  • Нейтральные каоны ${\displaystyle (K^{0},\,{\bar {K}}^{0})}$ содержат один d-кварк или один d-антикварк.
  • Мезоны η и η', не имеющие аромата, являются линейной комбинацией нескольких кварк-антикварковых пар, в том числе и d-кварка и d-антикварка.
  • ρ^±-мезоны имеют тот же состав, что и заряженные пионы, только их спин равен 1, а не 0.
  • Нейтральные B-мезоны ${\displaystyle (B^{0},\,{\bar {B}}^{0})}$ и заряженные D^± мезоны содержат d-кварки и d-антикварки.

• Барионы:
  • Нейтрон (n) содержит два d-кварка, а протон (p) — один.
  • Положительный, нейтральный и отрицательный дельта-барионы (Δ⁺, Δ⁰, Δ⁻) содержат один, два и три d-кварка соответственно.
  • Нейтральная лямбда-частица (Λ⁰) содержит один d-кварк. Очарованная положительная лямбда-частица (Λ⁺_c) аналогично.
  • Нейтральная сигма-частица (Σ⁰) и отрицательная сигма-частица (Σ⁻) содержат один и два d-кварка соответственно.
  • Отрицательная кси-частица (Ξ⁻) и очарованная нейтральная кси-частица (Ξ⁰_c) содержат d-кварк.
  • Античастицы вышеупомянутых барионов содержат d-антикварк.

Примечания

См. также

• Кварк
• u-кварк
• Изоспин

Литература

• Исчерпывающее описание всех известных свойств d-кварка находится в Review of Particle Properties [1], [2].