B-кварк. Мезоны и барионы с b-кварком.
Нарушение СР в распадах В-мезонов. Топ-кварк. Связанные состояния кварков. Основные свойства мультиплетов мезонов.
Beauty (bottom)
1977 г. Л. Ледерман, fixed target
Спектр эффективных масс m+ m-
Пик при 9.5 ГэВ
b - кварк :
Q=-1/3, B=1/3, I=c=s=t=0
b= -1
Мезоны с открытой “прелестью”:
K(495), JPC = 0- B(5279)
K0 = (d`s) , `K0 = (`d s) B0 (d`b), `B0 (`d b)
K+ = (u`s) , K-= (`u s) B+ (u`b), B- (`u b)
S = +1 S=-1 B=+1 B=-1
Мезоны со скрытой странностью – (s`s)
j(1020)
Мезоны со скрытым очарованием – (с`с)
чармонии
J/y (3100)
Мезоны со скрытой прелестью – (b`b)
Bottomonium
¡(1S) : m=9460 МэВ, G=52.5±1.8 кэВ
¡(2S) - m=10023 МэВ, G=44±7 кэВ
¡(3S) - m=10355 МэВ, G=26.3±3.5 кэВ
¡(4S) - m=10580 МэВ, G=14±5 МэВ
Прелестные барионы:
L(1115) = uds S=-1 Lb(5624) = udb B=-1
X(1315) = uss S=-2
W- (1672) = sss S=-3
Открыты самые тяжелые барионы Sb+ , Sb- (5.8 ГэВ)
(окт. 2006)
Осцилляции D0 и B0 - мезонов
· К-мезоны
KS – короткоживущий, сt=2.7 см
KL – долгоживущий, сt=15.51 м
Dm =mS – mL, DG =GS – GL ,
G =(GS + GL)/2 » GS /2
Dm = (0.477±0.003) GS
DG/G » 1
· D-мезоны
сt=123 mm
DG =GS – GL »0
DG/G » 0.01 G >> Dm
 |
· B-мезоны
DG/G » 0.1 G<< Dm
сt=460 mm
 |
CP-нарушение в распадах B-мезонов
В-фабрики:
· PEPII, SLAC
· KEKB, KEK
Асимметричные e+e- коллайдеры на энергию 8-9 ГэВ
Стандартная модель предсказывает, что нарушение СР в распадах В-мезонов должно быть намного сильнее, чем в распадах К-мезонов
Как измерить СР-нарушение
=10.58 ГэВ, средний пробег – 200 mm
Измеряется расстояние между вершинами распада В-мезонов
Осцилляции 
Мечение по типу кварка: 
, 
b ® s + l + n s Þ K- , b Þ `B0
Dt- разность между временем жизни B0 и анти-B0
- разница масс собственных состояний
Htot=Hstrong +Hweak
h=±1 – значение CP
sin 2b - мера нарушения СР
sin 2b=0 – СР сохраняется
Первый эксперимент по обнаружению нарушения СР не в распадах каонов.
32 М пар B0 и анти-B0 – 640 cобытий
World average: sin 2b=0.726±0.037
(J. Ellis, ICHEP-2004, hep-ph/0208080)
CM - sin 2b=0.7±0.2
Прямое нарушение СР в распадах В-мезонов
разница в парциальных ширинах распадов
N(B0 ®K+ p-) ¹ N(`B0 ®K- p+)
Cравнить с величиной нарушения СР в распадах К
Литература:
· The BABAR Collaboration, hep-ex/0 2001.
· The BABAR Collaboration, hep-ex/0407057, 2004.
Top – quark
Топ-кварк t:
Q=+2/3, B=1/3, 
t= +1
1995, Fermilab,
12 событий
 |
p + `p ® t + `t ® W+b + W-`b
Струи частиц:
W ®en, mn; q`q
b Þ B-мезон
· t-кварк преимущественно распадается в b-кварк
· Мечение струй В-мезонов – вторичные вершины
сt=464 mm
вершинный детектор (15 mm)
· Детектирование missing energy (momentum) от нейтрино
калориметр
хорошая герметичность
p + `p ® t + `t ® W+b + W-`b
· 4-струи (2 – от b-кварков,
2 – от q `q моды распада W )
лептон ( от W)
BR(di-lepton, W ®en, mn) = 5%
BR( W® q`q) = 30%
Масса Хиггс-бозона чувствительна к массе t-кварка:
- PDG-2002
- D0,
D0 2004, 71 событие
Границы на mH сдвинулись с 96-219 ГэВ до 117-251 ГэВ
(Part. World, July 2004, p.3)
ICHEP06
Спектр фермионов
От 0.5 МэВ до 175000 МэВ
mc : mt @ mu : mc
ms : mb @ md : ms
Только t-кварк сравним с типичным масштабом электрослабого взаимодействия
Конденсат скалярного поля Хиггса
v/mt @ 
t – кварк – самый типичный кварк
Литература:
· H. Fritzsch, hep-ph/0 200101.
· Scientific American, Discovery of the top quark, n9, 1997.
· D0 Collaboration, Nature,
