b-кварк (від — дно, або beauty — краса) — одна з фундаментальних частинок у рамках теорії кварків та Стандартної моделі. Для b-кварка характерне особливе квантове число (аромат) — краса. Подібно до інших кварків b-кварк — ферміон зі спіном 1/2. Він бере участь у всіх типах фундаментальних взаємодій, має електричний заряд -1/3. Разом із t-кварком b-кварк входить до третього покоління фундаментальних частинок. Античастинка b-кварка називається b-антикварком.
Існування b-кварка теоретично передбачили Кобаясі Макото та Масукава Тосіхіде у 1973, намагаючись пояснити порушення CP-інваріантності. Назву bottom запропонував у 1974 Хаїм Харарі. Експериментально b-кварк відкрила група під керівництвом Леона Макса Ледермана 1977 року в Фермілабі в ході експеримента E288. Кобаясі та Масукава отримали Нобелівську премію за 2008.
Історія відкриття Існування третього покоління кварків, яке включало - і -кварки, було передбачено у 1973 році Макото Кобаясі і Тосіхіде Масукава для пояснення явища порушення CP-інваріантності — С. 681..
Експериментальне підтвердження це явище отримало в 1977 році у лабораторії Фермілаб співтовариством Колумбія—Фермілаб—університет в Стоуні Брук (експеримент E288 по вивченню протонних зіткнень, керівник проекту — Леон Ледерман та ін.): в цьому експерименті була відкрита Іпсилон-частинка — векторний -мезон, який утворений -кварком та -антикварком. Майже відразу сталося відкриття збуджених станів системи : мезонних резонансів , і — С. 389. — С. 129..
Процеси, які відбуваються з участю -кварка, носять жаргонну назву «B-фізика». Оскільки розпади -кварка у кварки більш легкого аромату сильно пригніченні і відбуваються в основному через слабку взаємодію, то в системах, які містять цю частинку, спостерігається багато цікавих процесів — зокрема, порушення CP-інваріантності, осциляції нейтральних B-мезонів, процеси із внеском петльових «пінгвінних» і діаграм. Багато дослідів в області B-фізики в 2000-і роки виконані в експериментах BaBar (Стандфордський центр лінійного прискорювача, США) і Belle (KEK, Японія). Зараз головним експериментом, що досліджує адрони, що містять b-кварк є LHCb.
Адрони, які містять -кварк Іпсилон-мезон (-мезон, боттомоній) містить -кварк і -антикварк. -, -мезони містять -кварк і кварк (або антикварк) першого покоління (- або -кварк). -мезони містять -кварк і -кварк. -мезони містять -кварк і -кварк. Баріони, які містять -кварк і два більш легких кварка ( і т. д.). ЧастинкаКварковий складМаса, Mc2 (МеВ)Час життя або ширинаСпін-парність, ізоспін
JP(I)Основні моди розпаду, ,, ,
, 52791.6·10−12 c0-(1/2)D0+ін, D*+ін0-(1/2)ν+ін, D++ін, D*+ін946053 кеВ1-(0)τ+τ−, e+e−, μ+μ− В таблиці приведені маси, квантові числа, ширини деяких частинок, які мають в своєму складі або кварки.
B-кварки і Нова фізика Одна з цілей експериментів на Великому адронному колайдері — пошук відхилень від Стандартної моделі. Деякі з таких відхилень пов'язані з процесами народження і розпаду b-кварків, а саме: Надрідкісний розпад B-мезона і Bs-мезона на мюон-антимюонну пару відбувається в 3,7 разів частіше, ніж передбачає модель. Наразі, статистична значущість цього відхилення складає 2,2σРаспад Bs-мезона на мюон-антимюонную пару Значні відхилення від Стандартної моделі у розпаді b-кварка на s-кварк і мюон-антимюонну пару. Для цього каналу їх значущість досягає 3,6σ.Распад b-кварка на s-кварк и мюоны Порушення лептонної універсальності — відношення ймовірностей розпаду з утворенням мюон-антимюонної пари і електрон-позитронної пари має бути близьким до одиниці, тоді як експерименти показують, що воно є суттєво нижчим.Нарушение лептонной универсальности в распаде B+→K+ll
Примітки
Посилання Зведена таблиця характеристик кварків на сайті Particle Data Group. http://pdg.lbl.gov/2011/listings/rpp2011-list-b-quark.pdf Стаття про історію відкриття B-кварка на сайті Фермілаб Классификация адронов на сайті Красивые частицы, b-кварк на сайті «nuclphys.sinp.msu.ru»