קווארק עליון

קווארק עליון (באנגלית: Top quark) הוא חלקיק יסודי במודל הסטנדרטי. זהו קווארק דור שלישי בעל מטען חשמלי של e$+{\frac {2}{3}}$. התגלה ב-1995 במאיץ החלקיקים בפרמילאב. הקווארק העליון הוא המסיבי שבחלקיקים היסודיים במודל הסטנדרטי. מסתו 173.2±0.9 GeV - כמסת גרעין אטום רניום. ידוע גם תחת השם truth quark.

הקווארק העליון משתתף באינטראקציות של הכוח הגרעיני החזק, אך התפרקותו נעשית דרך הכוח הגרעיני החלש. הוא כמעט תמיד מתפרק לבוזון W ולקווארק תחתון. לפי המודל הסטנדרטי של החלקיקים היסודיים, זמן החיים של הקווארק העליון הוא מסדר גודל של ‎10^-25‎ שניות. פרק זמן זה קצר פי 20 בערך מפרקי הזמן של אינטראקציות של הכוח החזק. על כן, לא מספיקים להצטרף אליו קווארקים נוספים והוא לא הופך להאדרון בתהליך ההאדרוניזציה.

היסטוריה

אחרי גילוי הקווארק הראשון מדור שלישי, הוצע עבורו השם "יופי" (beauty), ואת הקווארק השני מהדור השלישי (שטרם נתגלה) כינו בשם "אמת" (truth). השמות הללו לא השתרשו, והקווארקים האלו כונו "עליון" ו"תחתון".

בשנים שקדמו לגילויו של הקווארק העליון, היה ניכר כי המדידות המדויקות של מסת הבוזונים שמשתתפים באינטראקציות של הכוח החלש, תלויות במסת הקווארק העליון. אפקט זה, של ההשפעה על המדידות הללו איפשר "לראות" את הקווארק העליון, מבלי לייצר אותו בתהליך ניסויי. השפעת מסת הקווארק על מדידות פרמטרים הקשורים לכוח החלש איפשרו לחזות את מסת הקווארק עוד ב-1994. מסת הקווארק המשוערת הייתה בין 145 GeV ל-185 Gev.

הקווארק העליון התגלה בשנת 1995 בפרמילאב. מאיץ החלקיקים שם היה היחידי בעולם המסוגל לייצר קווארק עליון בטרם החל מאיץ LHC לפעול ב-CERN בשנת 2008.

יצירת קווארקים עליונים

קווארקי top יוצרו עד כה (2010) במאיץ ה- Tevatron שבפרמילאב ובמאיץ LHC, המפגישים פרוטונים ואנטי-פרוטונים. ניתן ליצור קווארקים עליונים בשני אופנים עיקריים:

• יצירת זוגות באמצעות הכוח הגרעיני החזק.
• יצירה באמצעות הכוח הגרעיני החלש.

שבירת הסימטריה

המודל הסטנדרטי מסביר את מסת הפרמיונים באמצעות מנגנון היגס. לבוזון היגס יש צימוד יוקאווה לקווארקים העליונים הימניים והשמאליים. אחרי שבירת הסימטריה האלקטרו-חלשה, הרכיבים הימניים והשמאליים מתערבבים ונוצר ביטוי של מסה.

${\mathcal {L}}=y_{t}hqu^{c}\rightarrow {\frac {y_{t}v}{\sqrt {2}}}(1+h^{0}/v)uu^{c}$

לקווארק העליון יש ערך של צימוד יוקאווה של $y_{t}={\sqrt {2}}m_{t}/v\simeq 1$.

הערות שוליים

המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים
בוזונים	פרמיונים
	קווארקים
פוטון	למעלה	קסום	עליון
גלואון	למטה	מוזר	תחתון
	לפטונים
בוזון Z	נייטרינו אלקטרוני	נייטרינו מיואוני	נייטרינו טאואוני
בוזון W	אלקטרון	מיואון	טאו
בוזון היגס