トップクォーク
トップクォーク（英: top quark、記号:t）は、素粒子標準模型における第三世代のクォークである。
| トップクォーク | |
|---|---|
 トップクォークの関わる粒子衝突 | |
| 組成 | 素粒子 |
| 粒子統計 | フェルミ粒子 |
| グループ | クォーク |
| 世代 | 第三世代 |
| 相互作用 |
強い相互作用 弱い相互作用 電磁相互作用 重力相互作用 |
| 反粒子 | 反トップクォーク(t) |
| 理論化 | 小林誠、益川敏英 (1973) |
| 発見 | CDFとDØの共同実験 (1995) |
| 記号 | t |
| 質量 | 172.0±2.2 GeV/c2[1] |
| 平均寿命 | 5×10−25 s |
| 崩壊粒子 |
ボトムクォーク (99.8%) ストレンジクォーク (0.17%) ダウンクォーク (0.007%) |
| 電荷 | +2⁄3 e |
| カラー | 持つ |
| スピン | 1⁄2 |
| トップネス | 1 |
| 弱アイソスピン | LH: +1⁄2, RH: 0 |
| 弱超電荷 | LH: +1⁄3, RH: +4⁄3 |
概要 編集
トップクォークは、+2/3 の電荷を持ち、質量は170 GeV 前後と推定されている。他のクォークよりもはるかに大きく、金原子とほぼ同じ質量である。また、ヒッグス粒子よりも重い。
1973年、小林誠と益川敏英によって、K中間子のCP対称性の破れを説明するために、第三世代の素粒子の存在が仮定された[2]。1977年、フェルミ国立加速器研究所のE288実験によって、初めて第三世代に属するクォークであるボトムクォークが発見された。そこで、ボトムクォークと対になる同じ世代のクォークの存在が予測され、観測が期待された。そして、質量が非常に大きいため、存在が確実視されながらも観測できない状態が約20年が続いたのち、1994年に、トップクォークがフェルミ国立加速器研究所のCDF実験およびD0実験で発見された。この成果を受けて、小林誠と益川敏英は2008年にノーベル物理学賞を受賞した。
トップクォークは主に強い相互作用で他の粒子と相互作用するが、崩壊する場合は必ず弱い相互作用が関係し、ほぼ例外なく Wボソンとボトムクォークに崩壊する。標準理論によればトップクォークの寿命は 1×10−25秒程度であり、強い相互作用が働く時間の 1⁄20 である。そのためトップクォークはハドロンを生成せずに崩壊することから、裸のクォークを観測するのに最も適している。
関連項目 編集
脚注 編集
- ^ K. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010年). “PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'”. Particle Data Group. 2010年8月11日閲覧。
- ^ M. Kobayashi; T. Maskawa (1973). “CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction”. Progress of Theoretical Physics 49 (2): 652. Bibcode: 1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652.