انتقل إلى المحتوى

كوارك قمي: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
تصفح التاريخ تفاعلياً
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
→ التعديل السابق
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
مرئينص الويكي
JarBot (نقاش | مساهمات)
17٬592٬533 تعديل
MenoBot (نقاش | مساهمات)
بوتات
2٬951٬899 تعديل
ط بوت: إصلاح أخطاء فحص ويكيبيديا من 1 إلى 104
 
(26 مراجعة متوسطة بواسطة 9 مستخدمين غير معروضة)
سطر 8: سطر 8:
| مجموعة = [[كوارك]]
| مجموعة = [[كوارك]]
| جيل = ثالث
| جيل = ثالث
| تفاعل = [[كهرومغناطيسية]], [[جاذبية]], [[تآثر قوي|قوي]], [[تآثر ضعيف|ضعيف]]
| تفاعل = [[كهرومغناطيسية]]، [[جاذبية]]، [[تآثر قوي|قوي]]، [[قوة نووية ضعيفة|ضعيف]]
| جسيم مضاد = مضاد كوارك قمي ({{Subatomic particle|Top antiquark}})
| جسيم مضاد = مضاد كوارك قمي ({{جسيم دون ذري|Top antiquark}})
| نظرية = [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] (1973)
| نظرية = [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] (1973)
| مكتشف = كاشف التصادم في [[فيرميلاب]] (CDF)، ومختبر DO التعاوني (1995)
| مكتشف = كاشف التصادم في [[فيرميلاب]] (CDF)، ومختبر DO التعاوني (1995)
| رمز = {{Subatomic particle|Top quark}}
| رمز = {{جسيم دون ذري|Top quark}}
| كتلة = {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}}<ref name="PDG2009"/>
| كتلة = {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}}<ref name="PDG2009"/>
| العمر= {{val|5|e=-25|u=s}}
| العمر= {{val|5|e=-25|u=s}}
| اضمحلال الجسيم = {{لا لف|[[كوارك قعري]] (99.8%)}}<br />{{لا لف|[[كوارك غريب]] (0.17%)}}<br />{{لا لف|[[كوارك سفلي]] (0.007%)}}
| اضمحلال الجسيم = {{بدون لف|[[كوارك قعري]] (99.8%)}}<br />{{بدون لف|[[كوارك غريب]] (0.17%)}}<br />{{بدون لف|[[كوارك سفلي]] (0.007%)}}
| شحنة كهربائية = +{{frac|2|3}} [[شحنة أولية|e]]
| شحنة كهربائية = +{{كسر مائل|2|3}} [[شحنة أولية|e]]
| شحنة لونية = نعم
| شحنة لونية = نعم
| دوران = {{frac|1|2}}
| دوران = {{كسر مائل|1|2}}
|قمة = 1
|قمة = 1
|لف نظائري ضعيف = {{frac|1|2}} (جهة اليسار)<br /> 0 (جهة اليمين)
|لف نظائري ضعيف = {{كسر مائل|1|2}} (جهة اليسار)<br /> 0 (جهة اليمين)
|weak_hypercharge= {{frac|1|3}} (جهة اليسار)<br /> {{frac|4|3}} (جهة اليمين)
|weak_hypercharge= {{كسر مائل|1|3}} (جهة اليسار)<br /> {{كسر مائل|4|3}} (جهة اليمين)
}}
}}
'''كوارك قمي''' {{إنج|top quark}} ويرمز له بالرمز ''t'' وهو [[جسيم أولي]] وعنصر أساسي لل[[مادة]]. كما هو الحال في جميع الكواركات فإن الكوارك الغريب يعتبر [[فرميون]] [[جسيم أولي|أولي]] له [[دوران مغزلي (فيزياء)|لف مغزلي]] -[[لف مغزلي-½|{{frac|1|2}}]] وتفاعله مع جميع [[قوة أساسية|قوى الترابط]] الأربع: [[كهرومغناطيسية]]، [[جاذبية]]، [[تآثر قوي|قوي]]، و[[تآثر ضعيف|ضعيف]]. ولديه [[شحنة كهربائية]] تعادل +{{frac|2|3}}&nbsp;[[شحنة أساسية|e]]<ref name="Willenbrock">
'''كوارك قمي''' {{إنج|top quark}} ويرمز له بالرمز ''t'' وهو [[جسيم أولي]] وعنصر أساسي لل[[مادة]]. كما هو الحال في جميع الكواركات فإن الكوارك القمي يعتبر [[فرميون]] [[جسيم أولي|أولي]] له [[لف مغزلي]] -[[لف مغزلي-½|{{كسر مائل|1|2}}]] وتفاعله مع جميع [[قوة أساسية|قوى الترابط]] الأربع: [[كهرومغناطيسية]]، [[جاذبية]]، [[تآثر قوي|قوية]]، و[[قوة نووية ضعيفة|ضعيفة]]. ولديه [[شحنة كهربائية]] تعادل +{{كسر مائل|2|3}}&nbsp;[[شحنة أولية|e]].<ref name="Willenbrock">
{{استشهاد بكتاب
{{مرجع كتاب
|المؤلف=S. Willenbrock
|مؤلف=S. Willenbrock
|سنة=2003
|سنة=2003
|chapter=The Standard Model and the Top Quark
|الفصل=The Standard Model and the Top Quark
|المحرر=H.B Prosper and B. Danilov (eds.)
|محرر=H.B Prosper and B. Danilov (eds.)
|العنوان=Techniques and Concepts of High-Energy Physics XII
|عنوان=Techniques and Concepts of High-Energy Physics XII
|مسار=http://books.google.com/books?id=HXm6M_YUzoYC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=quark+%22standard+model%22&source=web&ots=sLXA9M6IBk&sig=Z6IEyScnONBbJKb0cOETBz9kzlI&hl=en#PPA1,M1
|مسار=http://books.google.com/books?id=HXm6M_YUzoYC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=quark+%22standard+model%22&source=web&ots=sLXA9M6IBk&sig=Z6IEyScnONBbJKb0cOETBz9kzlI&hl=en#PPA1,M1
|series=NATO Science Series
|سلسلة=NATO Science Series
|volume=123 |الصفحة=1–41
|المجلد=123 |صفحة=1–41
|الناشر=[[سبرنجر]]
|ناشر=[[شبرينغر|سبرنجر]]
|الرقم المعياري=1402015909
|ردمك=1402015909
}}</ref>. وهو أثقل [[الجسيمات الأولية]] التي تم رصدها. (قد يكون [[بوزون هيغز]] له نفس الضخامة ولكنه لم يتم ملاحظته مختبريا بعد). و[[كتلة|كتلتها]] تساوي {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}},<ref name="PDG2009">
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20190503125037/https://books.google.com/books?id=HXm6M_YUzoYC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=quark+%22standard+model%22&source=web&ots=sLXA9M6IBk&sig=Z6IEyScnONBbJKb0cOETBz9kzlI&hl=en | تاريخ أرشيف = 3 مايو 2019 }}</ref> وهو أثقل [[جسيم أولي|الجسيمات الأولية]] التي تم رصدها. (قد يكون [[بوزون هيغز]] له نفس الضخامة ولكنه لم يتم ملاحظته مختبريا بعد). و[[كتلة|كتلتها]] تساوي {{val|173.1|1.3|ul=GeV/c2}},<ref name="PDG2009">
{{مرجع ويب
{{استشهاد ويب
|المؤلف=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|مؤلف=C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])
|المسار=http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q007
|مسار=https://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q007
|العنوان=PDGLive Particle Summary
|عنوان=PDGLive Particle Summary
|الناشر=[[Particle Data Group]]
|ناشر=[[Particle Data Group]]
|السنة=2009
|سنة=2009
|تاريخ الوصول=2009-07-23
|تاريخ الوصول=2009-07-23
}}</ref> وتعادل تقريبا كتلة [[ذرة]] [[تنجستن]].<!--173.1GeV / 939 MeV per nucleon yields 184.3 nucleons. This corresponds to the most common isotope of tungsten (tungsten-184). Rhenium's most common isotope is rhenium-186, and for tantalum its tantalum-181. Hence tungsten.--> ويسمى [[جسيم مضاد|ضديده]] باسم '''ضديد الكوارك القمي''' أو كوارك قمي مضاد أو ضديد القمي، فهو [[نظير الجمع|يعادله بالحجم ومعاكس له بالرمز]].
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200213213106/http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q007 | تاريخ أرشيف = 13 فبراير 2020 }}</ref> وتعادل تقريبا كتلة [[ذرة]] [[تنجستن]].<!--173.1GeV / 939 MeV per nucleon yields 184.3 nucleons. This corresponds to the most common isotope of tungsten (tungsten-184). Rhenium's most common isotope is rhenium-186, and for tantalum its tantalum-181. Hence tungsten.--> ويسمى [[جسيم مضاد|ضديده]] باسم '''ضديد الكوارك القمي''' أو كوارك قمي مضاد أو ضديد القمي، فهو [[معكوس جمعي|يعادله بالحجم ومعاكس له بالرمز]].


يتفاعل الكوارك القمي بشكل أساسي بواسطة [[تآثر قوي|التآثر القوي]]، ولكنه لايتحلل إلا خلال [[تآثر ضعيف|التآثر الضعيف]]. ويتحلل بشكل خاص إلى [[بوزون W]] و[[كوارك قعري]]، وأيضا يمكنه التحلل إلى [[كوارك غريب|الغريب]] وبحالات نادرة جدا إلى [[كوارك سفلي|سفلي]]. ويتنبأ [[النموذج القياسي]] بأن عمره يكون تقريبا {{val|5|e=-25|u=ث}}.<ref name=Quadt>
يتفاعل الكوارك القمي بشكل أساسي بواسطة [[تآثر قوي|التآثر القوي]]، ولكنه لايتحلل إلا خلال [[قوة نووية ضعيفة|التآثر الضعيف]]. ويتحلل بشكل خاص إلى [[بوزونات دبليو وزد|بوزون W]] و[[كوارك قعري]]، وأيضا يمكنه التحلل إلى [[كوارك غريب|الغريب]] وبحالات نادرة جدا إلى [[كوارك سفلي|سفلي]]. ويتنبأ [[نظرية النموذج المعياري|النموذج القياسي]] بأن عمره يكون تقريبا {{val|5|e=-25|u=ث}}.<ref name=Quadt>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=A. Quadt
|مؤلف=A. Quadt
|year=2006
|سنة=2006
|title=Top quark physics at hadron colliders
|عنوان=Top quark physics at hadron colliders
|journal=[[European Physical Journal C]]
|صحيفة=[[European Physical Journal C]]
|volume=48 |pages=835–1000
|المجلد=48 |صفحات=835–1000
|doi=10.1140/epjc/s2006-02631-6
|doi=10.1140/epjc/s2006-02631-6
}}</ref> وهو أقصر بعشرين مرة من الجدول الزمني للتفاعلات القوية، لذا فإنه لا يكون من أشكال الهدرونات، معطيا للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة كوارك متجرد، (جميع الكواركات تكون مهدرنة، أي أنها فقط توجد في [[هادرون|الهادرون]]ات). وذلك لأن كتلتها كبيرة جدا، ويمكن للكوارك العلوي أن يسمح بالتنبؤ بكتلة [[بوزون هيغز]] تحت [[فيزياء ما وراء النموذج العياري|امتدادات النموذج العياري]]. لذا فقد تمت دراسته بشكل واسع كوسيلة للتمييز بين تلك النظريات المتنافسة.
}}</ref> وهو أقصر بعشرين مرة من الجدول الزمني للتفاعلات القوية، لذا فإنه لا يكون من أشكال الهدرونات، معطيا للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة كوارك متجرد، (جميع الكواركات تكون مهدرنة، أي أنها فقط توجد في [[هادرون|الهادرونات]]). وذلك لأن كتلتها كبيرة جدا، ويمكن للكوارك العلوي أن يسمح بالتنبؤ بكتلة [[بوزون هيغز]] تحت [[فيزياء ما وراء النموذج العياري|امتدادات النموذج العياري]]. لذا فقد تمت دراسته بشكل واسع كوسيلة للتمييز بين تلك النظريات المتنافسة.


كان وجودها افتراضيا -مع الكوارك القعري- سنة 1973 عن طريق [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] لشرح [[خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيم|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]]<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652">{{cite journal
كان وجودها افتراضيا -مع الكوارك القعري- سنة 1973 عن طريق [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] لشرح [[خرق تناظر الشحنة والسوية|خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيمات|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]]<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652">{{استشهاد بدورية محكمة
|author=M. Kobayashi, T. Maskawa
|مؤلف=M. Kobayashi, T. Maskawa
|year=1973
|سنة=1973
|title=''CP''-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction
|عنوان=''CP''-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction
|journal=[[Progress of Theoretical Physics]]
|صحيفة=[[Progress of Theoretical Physics]]
|volume=49 |pages=652
|المجلد=49 |صفحات=652
|doi=10.1143/PTP.49.652
|doi=10.1143/PTP.49.652
}}</ref>، حتى اكتشفت في مختبر CDF<ref name=CDF-1995>
}}</ref>، حتى اكتشفت في مختبر CDF<ref name=CDF-1995>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=F. Abe ''et al''. ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]])
|مؤلف=F. Abe ''et al''. ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]])
|year=1995
|سنة=1995
|title=Observation of Top Quark Production in {{Subatomic particle|Antiproton}}{{Subatomic particle|Proton}} Collisions with the Collider Detector at Fermilab
|عنوان=Observation of Top Quark Production in {{جسيم دون ذري|Antiproton}}{{جسيم دون ذري|Proton}} Collisions with the Collider Detector at Fermilab
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=74 |pages=2626–2631
|المجلد=74 |صفحات=2626–2631
|doi=10.1103/PhysRevLett.74.2626
|doi=10.1103/PhysRevLett.74.2626
}}</ref> ومختبر D0 التعاوني<ref name=D0-1995>
}}</ref> ومختبر D0 التعاوني<ref name=D0-1995>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=S. Abachi ''et al''. ([[DØ Collaboration]])
|مؤلف=S. Abachi ''et al''. ([[DØ Collaboration]])
|year=1995
|سنة=1995
|title=Search for High Mass Top Quark Production in {{Subatomic particle|Proton}}{{Subatomic particle|Antiproton}} Collisions at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.8&nbsp;TeV
|عنوان=Search for High Mass Top Quark Production in {{جسيم دون ذري|Proton}}{{جسيم دون ذري|Antiproton}} Collisions at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.8&nbsp;TeV
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=74 |pages=2422–2426
|المجلد=74 |صفحات=2422–2426
|doi=10.1103/PhysRevLett.74.2422
|doi=10.1103/PhysRevLett.74.2422
}}</ref> [[فيرميلاب|بفيرميلاب]] وكان ذلك سنة 1995. فاستحق كلا من كوباياشي وماساكاوا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] لسنة 2008 لتنبؤهم بوجود الكوارك القمي والقعري، وهما يشكلان معا [[جيل (فيزياء الجسيمات)|الجيل الثالث]] للكواركات<ref>
}}</ref> [[فيرميلاب|بفيرميلاب]] وكان ذلك سنة 1995. فاستحق كلا من كوباياشي وماساكاوا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] لسنة 2008 لتنبؤهم بوجود الكوارك القمي والقعري، وهما يشكلان معا [[جيل (فيزياء الجسيمات)|الجيل الثالث]] للكواركات.<ref>
{{مرجع ويب
{{استشهاد ويب
|السنة=2008
|سنة=2008
|العنوان=2008 Nobel Prize in Physics
|عنوان=2008 Nobel Prize in Physics
|المسار=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/index.html
|مسار=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2008/summary/
|الناشر=[[مؤسسة نوبل]]
|ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
|تاريخ الوصول=2009-09-11
|تاريخ الوصول=2009-09-11
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180809234214/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/index.html | تاريخ أرشيف = 9 أغسطس 2018 }}</ref>
}}</ref>.


== البداية ==
== البداية ==
افترض سنة 1973 كلا من [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] بوجود جيل ثالث للكواركات تشرح [[خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيم|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]]<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652"/>. وقد وسمت تلك الجسيمات الافتراضية الجديدة بوسم '''t''' و'''b''' للإشارة إلى "top" و"bottom". تلك المسميات تعكس أسماء الجيل الأول [[كوارك علوي|للكوارك العلوي]] و[[كوارك سفلي|السفلي]] مما يعطي حقيقة بأن الإثنين كانا مكونات لف أعلى ولف أسفل لثنائي اللف النظائري الضعيف<ref name="DHPerkins">
افترض سنة 1973 كلا من [[ماكوتو كوباياشي]] و[[توشيهيده ماساكاوا]] بوجود جيل ثالث للكواركات تشرح [[خرق تناظر الشحنة والسوية|خرق تناظرالشحنة السوية]] التي لوحظت في [[اضمحلال الجسيمات|اضمحلال]] [[كاون|الكاون]].<ref name="M. Kobayashi, T. Maskawa 1973 652"/> وقد وسمت تلك الجسيمات الافتراضية الجديدة بوسم '''t''' و'''b''' للإشارة إلى "top" و"bottom". تلك المسميات تعكس أسماء الجيل الأول [[كوارك علوي|للكوارك العلوي]] و[[كوارك سفلي|السفلي]] مما يعطي حقيقة بأن الإثنين كانا مكونات لف أعلى ولف أسفل لثنائي اللف النظائري الضعيف.<ref name="DHPerkins">
{{استشهاد بكتاب
{{مرجع كتاب
|المؤلف=D.H. Perkins
|مؤلف=D.H. Perkins
|العنوان=Introduction to high energy physics
|عنوان=Introduction to high energy physics
|الصفحة=8
|صفحة=8
|ناشر=[[مطبعة جامعة كامبريدج]]
|الناشر=[[Cambridge University Press]]
|سنة=2000
|سنة=2000
|الرقم المعياري=0521621968
|ردمك=0521621968
}}</ref>. وكان اسم الكوارك القمي بالسابق كوارك الحقيقة، ولكن مع مرور الوقت أصبح اسم كوارك قمي أكثر شيوعا<ref name=Close2006>
}}</ref> وكان اسم الكوارك القمي بالسابق كوارك الحقيقة، ولكن مع مرور الوقت أصبح اسم كوارك قمي أكثر شيوعا.<ref name=Close2006>
{{استشهاد بكتاب
{{مرجع كتاب
|المؤلف=F. Close
|مؤلف=F. Close
|العنوان=The New Cosmic Onion
|عنوان=The New Cosmic Onion
|الصفحة=133
|صفحة=133
|ناشر=[[سي آر سي بريس]]
|الناشر=[[CRC Press]]
|سنة=2006
|سنة=2006
|الرقم المعياري=1584887982
|ردمك=1584887982
}}</ref>.
}}</ref>


اعتمد اقتراح كوباياشي وماساكاوا بشكل أساسي على آلية جيم (GIM mechanism) وهي مختصر لأسماء تعود إلى [[شيلدون جلاشو|جلاشو]] وجون ايلوبولس ولوسيانو ماياني<ref>
اعتمد اقتراح كوباياشي وماساكاوا بشكل أساسي على آلية جيم (GIM mechanism) وهي مختصر لأسماء تعود إلى [[شيلدون جلاشو|جلاشو]] وجون ايلوبولس ولوسيانو ماياني<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=S.L. Glashow, J. Iliopoulous, L. Maiani
|مؤلف=S.L. Glashow, J. Iliopoulous, L. Maiani
|year=1970
|سنة=1970
|title=Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry
|عنوان=Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry
|صحيفة=[[فيزيكال ريفيو]]
|journal=[[Physical Review D]]
|volume=2 |page=1285-1292
|المجلد=2 |صفحة=1285-1292
|doi=10.1103/PhysRevD.2.1285
|doi=10.1103/PhysRevD.2.1285
}}</ref>، التي تنبأت [[كوارك ساحر|بالكوارك الساحر]] وكان لايزال مجهولا في ذلك الوقت. وفي نوفمبر سنة 1974 أعلن كلا من مختبر بروكهافن الوطني (BNL) ومختبر (SLAC) عن اكتشاف [[ميزونJ/ψ]] التي سرعان ماتم تحديده كحالة تابعة للكوارك الساحر ونظيره المجهولين. هذا الاكتشاف سمح لآلية جيم لتصبح جزءا من [[النموذج القياسي]]<ref>
}}</ref>، التي تنبأت [[كوارك ساحر|بالكوارك الساحر]] وكان لايزال مجهولا في ذلك الوقت. وفي نوفمبر سنة 1974 أعلن كلا من مختبر بروكهافن الوطني (BNL) ومختبر (SLAC) عن اكتشاف [[ميزونJ/ψ]] التي سرعان ماتم تحديده كحالة تابعة للكوارك الساحر ونظيره المجهولين. هذا الاكتشاف سمح لآلية جيم لتصبح جزءا من [[نظرية النموذج المعياري|النموذج القياسي]].<ref>
{{استشهاد بكتاب
{{مرجع كتاب
|المؤلف=Andrew Pickering
|مؤلف=Andrew Pickering
|سنة=1999
|سنة=1999
|العنوان=Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics
|عنوان=Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics
|وصلة=https://archive.org/details/constructingquar0000andr
|الصفحة=253–254
|صفحة=[https://archive.org/details/constructingquar0000andr/page/253 253]–254
|الناشر=[[University of Chicago Press]]
|ناشر=[[دار نشر جامعة شيكاغو]]
|الرقم المعياري=9780226667997
|ردمك=9780226667997
}}</ref>. مع القبول بآلية جيم، بدأت نبوءة كوباياشي وماساكاوا تزداد مصداقية. وإزدات تلك النبوءة قوة مع اكتشاف [[تاون|التاون]] عن طريق فريق [[مارتن لويس برل]] في مختبر سلاك (SLAC) ما بين 1974 و1978<ref name="Perl1975">
}}</ref> مع القبول بآلية جيم، بدأت نبوءة كوباياشي وماساكاوا تزداد مصداقية. وإزدات تلك النبوءة قوة مع اكتشاف [[تاون|التاون]] عن طريق فريق [[مارتن لويس برل]] في مختبر سلاك (SLAC) ما بين 1974 و1978.<ref name="Perl1975">
{{cite journal
{{استشهاد بدورية محكمة
|author=M.L. Perl ''et al.''
|مؤلف=M.L. Perl ''et al.''
|year=1975
|سنة=1975
|title=Evidence for Anomalous Lepton Production in {{Subatomic particle|Positron}}{{Subatomic particle|Electron}} Annihilation
|عنوان=Evidence for Anomalous Lepton Production in {{جسيم دون ذري|Positron}}{{جسيم دون ذري|Electron}} Annihilation
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=35 |issue=22 |page=1489
|المجلد=35 |العدد=22 |صفحة=1489
|doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489
|doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489
}}</ref>. وأعلن هذا عن الجيل الثالث من اللبتونات، كاسرا التناظر الجديد ما بين الكواركات واللبتونات التي أدخلتها آلية جيم. ويتطلب لإستعادة هذا التناظر وجود كوارك خامس وسادس.
}}</ref> وأعلن هذا عن الجيل الثالث من اللبتونات، كاسرا التناظر الجديد ما بين الكواركات واللبتونات التي أدخلتها آلية جيم. ويتطلب لإستعادة هذا التناظر وجود كوارك خامس وسادس.


لم يدم انتظار الكوارك الخامس طويلا، إذ سرعان ماتم اكتشافه سنة 1977 بواسطة مايسمى فريق تجربة E288 بقيادة [[ليون ليدرمان]] في [[فيرميلاب]]<ref>
لم يدم انتظار الكوارك الخامس طويلا، إذ سرعان ماتم اكتشافه سنة 1977 بواسطة مايسمى فريق تجربة E288 بقيادة [[ليون ليدرمان]] في [[فيرميلاب]].<ref>
{{استشهاد ببيان صحفي
{{cite press
|date=7 August 1977
|تاريخ=7 August 1977
|title=Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark
|عنوان=Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark
|url=http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html
|مسار= http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html
|publisher=[[فيرميلاب]]
|ناشر=[[فيرميلاب]]
|accessdate=2009-07-24
|تاريخ الوصول=2009-07-24
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190529203837/http://www.fnal.gov:80/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html|تاريخ أرشيف=2019-05-29}}</ref><ref>
}}</ref><ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=L.M. Lederman
|مؤلف=L.M. Lederman
|year=2005
|سنة=2005
|url=http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000195
|مسار= https://www.symmetrymagazine.org/?pid=1000195
|title=Logbook: Bottom Quark
|عنوان=Logbook: Bottom Quark
|journal=[[Symmetry Magazine]]
|صحيفة=[[Symmetry Magazine]]
|المجلد=2 |العدد=8 |مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20120716230153/http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000195|تاريخ أرشيف=2012-07-16}}</ref><ref>
|volume=2 |issue=8 |pages=
{{استشهاد بدورية محكمة
}}</ref><ref>
|مؤلف=S.W. Herb ''et al''.
{{cite journal
|سنة=1977
|author=S.W. Herb ''et al''.
|عنوان=Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions
|year=1977
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|title=Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions
|المجلد=39 |صفحة=252
|journal=[[Physical Review Letters]]
|volume=39 |page=252
|doi=10.1103/PhysRevLett.39.252
|doi=10.1103/PhysRevLett.39.252
}}</ref>. مما دفع للإتجاه بقوة عن وجود كوارك سادس لإكمال الزوج، الذي هو كوارك القمة أو القمي. وهذا الكوارك سيكون أثقل من القعري، مما يتطلب طاقة أعلى لخلق تصادم جسيمات، وقد كان من المتوقع أنه سيتم الكشف عن الكوارك السادس قريبا جدا، ولكن ذلك احتاج إلى 18 سنة حتى تم التأكيد بوجوده وكشف النقاب عنه<ref name=LissTipton1997>
}}</ref> مما دفع للإتجاه بقوة عن وجود كوارك سادس لإكمال الزوج، الذي هو كوارك القمة أو القمي. وهذا الكوارك سيكون أثقل من القعري، مما يتطلب طاقة أعلى لخلق تصادم جسيمات، وقد كان من المتوقع أنه سيتم الكشف عن الكوارك السادس قريبا جدا، ولكن ذلك احتاج إلى 18 سنة حتى تم التأكيد بوجوده وكشف النقاب عنه.<ref name=LissTipton1997>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=T.M. Liss, P.L. Tipton
|مؤلف=T.M. Liss, P.L. Tipton
|year=1997
|سنة=1997
|title=The Discovery of the Top Quark
|عنوان=The Discovery of the Top Quark
|url=http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf
|مسار=http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf
|journal=[[ساينتفك أمريكان]]
|صحيفة=[[مجلة العلوم الأمريكية|ساينتفك أمريكان]]
|volume= |issue= |pages=54–59
|صفحات=54–59
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170809053505/http://www.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf | تاريخ أرشيف = 9 أغسطس 2017 }}</ref>
}}</ref>.


خرجت نتائج الأبحاث الأولى عن كوارك القمة في كلا من سلاك وديسي (DESY) في [[هامبورغ]] خالية الوفاض. لكن عندما اكتشف [[مسرع دوراني تزامني]] المسمى Super Proton Synchrotron في [[سيرن]] [[بوزون W و Z]] في أوائل الثمانينات، بدأت الآمال تنتعش عن قرب ظهور القمي. وقد رفع هذا المسرع من درجة المنافسة عند مسرع تيفاترون (Tevatron) في مختبر فيرمي، ولكن لم يظهر أي مؤشر عن وجود ذلك الجسيم المفقود، وقد أعلن فريق سيرن بأن كتلة الكوارك القمي يجب أن لاتقل عن {{val|41|u=GeV/c2}}. ومع ظهور السباق للكشف عن القمي بين سيرن وفيرميلاب، كان المعجل في سيرن قد وصل إلى حدوده القصوى دون الحصول على كوارك قمي واحد مما رفع الحدود الدنيا لكتلته إلى {{val|77|u=GeV/c2}}<ref name=LissTipton1997/>.
خرجت نتائج الأبحاث الأولى عن كوارك القمة في كلا من سلاك وديسي (DESY) في [[هامبورغ]] خالية الوفاض. لكن عندما اكتشف [[مسرع دوراني تزامني]] المسمى Super Proton Synchrotron في [[سيرن]] [[بوزونات دبليو وزد|بوزون W و Z]] في أوائل الثمانينات، بدأت الآمال تنتعش عن قرب ظهور القمي. وقد رفع هذا المسرع من درجة المنافسة عند مسرع تيفاترون (Tevatron) في مختبر فيرمي، ولكن لم يظهر أي مؤشر عن وجود ذلك الجسيم المفقود، وقد أعلن فريق سيرن بأن كتلة الكوارك القمي يجب أن لاتقل عن {{val|41|u=GeV/c2}}. ومع ظهور السباق للكشف عن القمي بين سيرن وفيرميلاب، كان المعجل في سيرن قد وصل إلى حدوده القصوى دون الحصول على كوارك قمي واحد مما رفع الحدود الدنيا لكتلته إلى {{val|77|u=GeV/c2}}.<ref name=LissTipton1997/>


أضحى مسرع تيفاترون هو الوحيد من بين مصادمات الهادرون القادر بما فيه الكفاية لإنتاج كوارك قمي. من أجل أن تكون قادرة على تأكيد أي اكتشاف مستقبلي، الكاشف الآخر هو (DØ detector) والذي أضيف إلى المجمع -بالإضافة إلى كاشف الهادرون (CDF) الموجود بها حاليا-. ثم بدأت أول إشارة للقمي بالظهور أمام الفريق في أكتوبر 1992، حيث ظهرت حالة تخلق وحيدة ويبدو أنها تحتوي على القمي. ثم بدأت الإشارات بالظهور في السنوات اللاحقة، وفي 22 أبريل 1994 نشر فريق CDF ورقة تظهر دلائل تجريبية لوجود كوارك قمة بكتلة تعادل {{val|175|u=GeV/c2}}. خلال تلك الفترة لم يستطع كاشف DØ العثور على أدلة أكثر مما وجدها سنة 1992. بعد مرور سنة وبعد جمع المزيد من الأدلة وإعادة تحليل بيانات DØ (الذي كان يبحث عن قمي أصغر بكثير)، خرجت المجموعتين معا باكتشاف كوارك قمة مع تأكيد ب 99.9998% أن الكتلة تعادل {{val|176|18|u=GeV/c2}}ا<ref name=CDF-1995/><ref name=D0-1995/><ref name=LissTipton1997/>.
أضحى مسرع تيفاترون هو الوحيد من بين مصادمات الهادرون القادر بما فيه الكفاية لإنتاج كوارك قمي. من أجل أن تكون قادرة على تأكيد أي اكتشاف مستقبلي، الكاشف الآخر هو (DØ detector) والذي أضيف إلى المجمع -بالإضافة إلى كاشف الهادرون (CDF) الموجود بها حاليا-. ثم بدأت أول إشارة للقمي بالظهور أمام الفريق في أكتوبر 1992، حيث ظهرت حالة تخلق وحيدة ويبدو أنها تحتوي على القمي. ثم بدأت الإشارات بالظهور في السنوات اللاحقة، وفي 22 أبريل 1994 نشر فريق CDF ورقة تظهر دلائل تجريبية لوجود كوارك قمة بكتلة تعادل {{val|175|u=GeV/c2}}. خلال تلك الفترة لم يستطع كاشف DØ العثور على أدلة أكثر مما وجدها سنة 1992. بعد مرور سنة وبعد جمع المزيد من الأدلة وإعادة تحليل بيانات DØ (الذي كان يبحث عن قمي أصغر بكثير)، خرجت المجموعتين معا باكتشاف كوارك قمة مع تأكيد ب 99.9998% أن الكتلة تعادل {{val|176|18|u=GeV/c2}}ا.<ref name=CDF-1995/><ref name=D0-1995/><ref name=LissTipton1997/>


تبين في السنين التي قادت إلى اكتشاف كوارك قمي بأن القياسات المحددة والدقيقة لعامل الكهربائية الضعيفة في كتل البوزونات وأزواجها تكون ذات حساسية فائقة لقيمة كتلة الكوارك القمي. هذه التأثيرات ترتفع كلما ارتفعت قيمة كتلة القمي، وبذا يكون بالإمكان رؤية الكوارك القمي بطريقة غير مباشرة حتى لو لم ينتج بشكل مباشر في أي تجربة في ذلك الوقت. والتأثير الأكبر لكتلة الكوارك القمي كان على عامل تي المتغير {{إنج|T parameter}} وخلال سنة 1994 كانت دقة تلك القياسات غير المباشرة قد قادت إلى التنبؤ بأن كتلة الكوارك القمي تتروح ما بين {{val|145|u=GeV/c2}} و{{val|185|u=GeV/c2}}. فالتطور التقني مكن في نهاية الأمر من جعل الحسابات دقيقة بشكل قادت كل من [[مارتينوس فيلتمان]] و[[جيرارت هوفت]] بأن ينالا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] سنة 1999.<ref>
تبين في السنين التي قادت إلى اكتشاف كوارك قمي بأن القياسات المحددة والدقيقة لعامل الكهربائية الضعيفة في كتل البوزونات وأزواجها تكون ذات حساسية فائقة لقيمة كتلة الكوارك القمي. هذه التأثيرات ترتفع كلما ارتفعت قيمة كتلة القمي، وبذا يكون بالإمكان رؤية الكوارك القمي بطريقة غير مباشرة حتى لو لم ينتج بشكل مباشر في أي تجربة في ذلك الوقت. والتأثير الأكبر لكتلة الكوارك القمي كان على عامل تي المتغير {{إنج|T parameter}} وخلال سنة 1994 كانت دقة تلك القياسات غير المباشرة قد قادت إلى التنبؤ بأن كتلة الكوارك القمي تتروح ما بين {{val|145|u=GeV/c2}} و{{val|185|u=GeV/c2}}. فالتطور التقني مكن في نهاية الأمر من جعل الحسابات دقيقة بشكل قادت كل من [[مارتينوس فيلتمان]] و[[جيرارت هوفت]] بأن ينالا [[جائزة نوبل في الفيزياء]] سنة 1999.<ref>
{{مرجع ويب
{{استشهاد ويب
|الناشر=[[مؤسسة نوبل]]
|ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
|العنوان=The Nobel Prize in Physics 1999
|عنوان=The Nobel Prize in Physics 1999
|المسار=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/index.html
|مسار=https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1999/summary/
|تاريخ الوصول=2009-09-10
|تاريخ الوصول=2009-09-10
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20180617142402/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/index.html | تاريخ أرشيف = 17 يونيو 2018 }}</ref><ref>
}}</ref><ref>
{{استشهاد ببيان صحفي
{{cite press
|publisher=[[مؤسسة نوبل]]
|ناشر=[[مؤسسة نوبل]]
|date=12 October 1999
|تاريخ=12 October 1999
|title=The Nobel Prize in Physics 1999, Press Release
|عنوان=The Nobel Prize in Physics 1999, Press Release
|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/press.html
|مسار= https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1999/press-release/
|accessdate=2009-09-10
|تاريخ الوصول=2009-09-10
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20171222052918/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1999/press.html|تاريخ أرشيف=2017-12-22}}</ref>
}}</ref>


== المميزات ==
== المميزات ==
* طاقة تيفاترون الحالية هي 1.96&nbsp;TeV، أما الزوج القمي ونظيره فيتم إنتاجهما بمقطع عرضي يقدر ب 7&nbsp;[[بارن|بيكوبارن]] pb<ref>
* طاقة تيفاترون الحالية هي 1.96&nbsp;TeV، أما الزوج القمي ونظيره فيتم إنتاجهما بمقطع عرضي يقدر ب 7&nbsp;[[بارن|بيكوبارن]] pb.<ref>
{{استشهاد بمنشورات مؤتمر
{{cite conference
|author=D. Chakraborty ([[DØ collaboration|DØ]] and [[مكشاف مصادم فيرميلاب]]s)
|مؤلف=D. Chakraborty ([[DØ collaboration|DØ]] and [[مكشاف مصادم فيرميلاب]]s)
|year=2002
|سنة=2002
|title=Top quark and W/Z results from the Tevatron
|عنوان=Top quark and W/Z results from the Tevatron
|conference=[[Rencontres de Moriond]]
|عنوان المؤتمر=[[Rencontres de Moriond]]
|url=http://www-d0.fnal.gov/d0pubs/sbdata/2002/020316-CHAKRABORTY_D-talk.pdf
|مسار=http://www-d0.fnal.gov/d0pubs/sbdata/2002/020316-CHAKRABORTY_D-talk.pdf
|page=26
|صفحة=26
}}</ref>. أما المعيار النموذجي المتنبئ (للطلب التالي ب {{لا لف|''m''<sub>t</sub> {{=}} {{val|175|u=GeV/c2}}}}) هو حوالي 6.7–7.5&nbsp;pb.
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170406214101/https://www-d0.fnal.gov/d0pubs/sbdata/2002/020316-CHAKRABORTY_D-talk.pdf | تاريخ أرشيف = 6 أبريل 2017 }}</ref> أما المعيار النموذجي المتنبئ (للطلب التالي ب {{بدون لف|''m''<sub>t</sub> {{=}} {{val|175|u=GeV/c2}}}}) هو حوالي 6.7–7.5&nbsp;pb.
* يحمل البوزون w الناتج من تحلل الكوارك القمي استقطابا من الجسيم الأم، ومن هنا يطرح نفسه بأنه جسيم فريد للاستقطاب القمي.
* يحمل البوزون w الناتج من تحلل الكوارك القمي استقطابا من الجسيم الأم، ومن هنا يطرح نفسه بأنه جسيم فريد للاستقطاب القمي.
* في النموذج العياري، فإن لفة الرقم الكمي المتنبأ بها لكوارك القمة هو {{frac|1|2}} والشحنة الكهربية +{{frac|2|3}}. فعند ظهور القياس الأول لشحنة كوارك القمة، الذي أكد بحوالي 90 ٪ من أن شحنة كوارك القمة تعادل +{{frac|2|3}}.<ref>
* في النموذج العياري، فإن لفة الرقم الكمي المتنبأ بها لكوارك القمة هو {{كسر مائل|1|2}} والشحنة الكهربية +{{كسر مائل|2|3}}. فعند ظهور القياس الأول لشحنة كوارك القمة، الذي أكد بحوالي 90 ٪ من أن شحنة كوارك القمة تعادل +{{كسر مائل|2|3}}.<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|year=2007
|سنة=2007
|title=Experimental discrimination between charge 2''e''/3 top quark and charge 4''e''/3 exotic quark production scenarios
|عنوان=Experimental discrimination between charge 2''e''/3 top quark and charge 4''e''/3 exotic quark production scenarios
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=98 |pages=041801
|المجلد=98 |صفحات=041801
|doi=10.1103/PhysRevLett.98.041801
|doi=10.1103/PhysRevLett.98.041801
|id={{arxiv|hep-ex|0608044}}
|المعرف={{arxiv|hep-ex|0608044}}
}}</ref>
}}</ref>


== إنتاجه ==
== إنتاجه ==
بما أن كوارك القمة له كتلة ضخمة، لذا فإنه بحاجة إلى طاقة عالية لاستخلاصه. فالطريقة الوحيدة للحصول على تلك الطاقة العالية هي عن طريق تصادم عالي الطاقة. يمكن الحصول عليها بالشكل الطبيعي كتصادم [[الأشعة الكونية]] مع الجسيمات الموجودة بالهواء في [[غلاف الأرض الجوي|طبقات الجو العليا]]، ويمكن إنتاجها أيضا في [[معجل جسيمات|المعجلات]]. فإلى سنة 2009 فإن معجل الجسيمات الوحيد القادر على توليد الطاقة الكافية لاستخلاص الكوارك القمي هو معمل تيفاترون في فيرميلاب، حيث يتم تصادم [[البروتون]] مع [[مضاد بروتون|ضديده]] في مركز طاقة الكتلة 1.96&nbsp;TeV.<ref name=Abazov2008/>
بما أن كوارك القمة له كتلة ضخمة، لذا فإنه بحاجة إلى طاقة عالية لاستخلاصه. فالطريقة الوحيدة للحصول على تلك الطاقة العالية هي عن طريق تصادم عالي الطاقة. يمكن الحصول عليها بالشكل الطبيعي كتصادم [[أشعة كونية|الأشعة الكونية]] مع الجسيمات الموجودة بالهواء في [[غلاف الأرض الجوي|طبقات الجو العليا]]، ويمكن إنتاجها أيضا في [[مسرع جسيمات|المعجلات]]. فإلى سنة 2009 فإن معجل الجسيمات الوحيد القادر على توليد الطاقة الكافية لاستخلاص الكوارك القمي هو معمل تيفاترون في فيرميلاب، حيث يتم تصادم [[بروتون|البروتون]] مع [[مضاد البروتون|ضديده]] في مركز طاقة الكتلة 1.96&nbsp;TeV.<ref name=Abazov2008/>


هناك عدة عمليات قد تؤدي إلى إنتاج كوارك قمي. وأكثرهم شهرة هو مايسمى [[إنتاج زوجي|إنتاج زوج قمي-ضديده]] خلال [[تآثر قوي|التفاعلات القوية]]. فينتج [[غلوون|الغلوون]] خلال تصادم عالي الطاقة ومن ثم يتحلل خلاله إلى قمي وضديده. تلك العملية هي مسؤولة عن معظم عمليات القمي في تيفاترون وقد كانت هي العملية التي تم ملاحظتها عندما تم اكتشاف كوارك القمة لأول مرة سنة 1995<ref name=D0-2009/>. ويمكن إنتاج زوج قمي-ضديد قمي خلال تحلل [[فوتون]] متوسط أو [[بوزون Z]]. بيد أن تلك العمليات تم التوقع بأنها نادرة جدا وهناك تجارب مطابقة بالشكل تقريبا لتيفاترون موجودة في [[مصادم الهدرونات الكبير]].
هناك عدة عمليات قد تؤدي إلى إنتاج كوارك قمي. وأكثرهم شهرة هو مايسمى [[إنتاج زوجي|إنتاج زوج قمي-ضديده]] خلال [[تآثر قوي|التفاعلات القوية]]. فينتج [[غلوون|الغلوون]] خلال تصادم عالي الطاقة ومن ثم يتحلل خلاله إلى قمي وضديده. تلك العملية هي مسؤولة عن معظم عمليات القمي في تيفاترون وقد كانت هي العملية التي تم ملاحظتها عندما تم اكتشاف كوارك القمة لأول مرة سنة 1995.<ref name=D0-2009/> ويمكن إنتاج زوج قمي-ضديد قمي خلال تحلل [[فوتون]] متوسط أو [[بوزون Z]]. بيد أن تلك العمليات تم التوقع بأنها نادرة جدا وهناك تجارب مطابقة بالشكل تقريبا لتيفاترون موجودة في [[مصادم الهدرونات الكبير]].


تختلف تلك العملية اختلافا بينا عن إنتاج الكوارك القمي عن طريق [[تآثر ضعيف|التآثر الضعيف]]. ويمكن حدوث تلك بطريقين (وتسمى قنوات) إما خلال تحلل بوزون W المتوسط إلى قمي وكوارك ضديد القعري (وتسمى قناة-s) أو إلى كوارك قعري (قد ينتج كزوج خلال تحلل الغلوون) فيتحول إلى كوارك قمة عن طريق تبادل بوزون W مع كوارك قمة أو قعري (وتسمى قناة-t). وقد تمت ملاحظة تلك العملية لأول مرة عن طريق نشرة معمل DØ collaboration في ديسمبر 2006<ref name=D0-2006>
تختلف تلك العملية اختلافا بينا عن إنتاج الكوارك القمي عن طريق [[قوة نووية ضعيفة|التآثر الضعيف]]. ويمكن حدوث تلك بطريقين (وتسمى قنوات) إما خلال تحلل بوزون W المتوسط إلى قمي وكوارك ضديد القعري (وتسمى قناة-s) أو إلى كوارك قعري (قد ينتج كزوج خلال تحلل الغلوون) فيتحول إلى كوارك قمة عن طريق تبادل بوزون W مع كوارك قمة أو قعري (وتسمى قناة-t). وقد تمت ملاحظة تلك العملية لأول مرة عن طريق نشرة معمل DØ collaboration في ديسمبر 2006.<ref name=D0-2006>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|year=2007
|سنة=2007
|title=Evidence for production of single top quarks and first direct measurement of {{!|}}V<sub>tb</sub>{{!}}
|عنوان=Evidence for production of single top quarks and first direct measurement of {{!|}}V<sub>tb</sub>{{!}}
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=98 |pages=181802
|المجلد=98 |صفحات=181802
|doi=10.1103/PhysRevLett.98.181802
|doi=10.1103/PhysRevLett.98.181802
|id={{arxiv|hep-ex|0612052}}
|المعرف={{arxiv|hep-ex|0612052}}
}}</ref>. وفي مارس 2009 نشرت تعاونيتا CDF و DØ<ref name=D0-2009>
}}</ref> وفي مارس 2009 نشرت تعاونيتا CDF و DØ<ref name=D0-2009>
{{cite arXiv
{{cite arXiv
|author=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|year=2009
|سنة=2009
|title=Observation of Single Top Quark Production
|عنوان=Observation of Single Top Quark Production
|eprint=0903.0850v1
|eprint=0903.0850v1
|class=hep-ex
|class=hep-ex
}}</ref><ref name=CDF-2009>
}}</ref><ref name=CDF-2009>
{{cite arXiv
{{cite arXiv
|author=T. Aaltonen ''et al.'' ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]])
|مؤلف=T. Aaltonen ''et al.'' ([[مكشاف مصادم فيرميلاب]])
|year=2009
|سنة=2009
|title=First Observation of Electroweak Single Top Quark Production
|عنوان=First Observation of Electroweak Single Top Quark Production
|eprint=0903.0885v1
|eprint=0903.0885v1
|class=hep-ex
|class=hep-ex
سطر 237: سطر 237:


== التحلل ==
== التحلل ==
الطريقة الوحيدة المعروفة لتحلل كوارك القمة هي خلال التآثر الضعيف لينتج [[بوزون و]] وكوارك سفلي. وبسبب كتلته الهائلة، فإن عمر كوارك قمي يكون قصير جدا ويعيش لفترة تقدر ب {{Val|5|e=-25|u=ث}}<ref name=Quadt />. ونتيجة لذلك فإن القمي لاتكون لديه الفرصة ليشكل هادرون قبل التحلل كما في باقي الكواركات، مما يعطي للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة هذا الكوارك المكشوف.
الطريقة الوحيدة المعروفة لتحلل كوارك القمة هي خلال التآثر الضعيف لينتج [[بوزون و]] وكوارك سفلي. وبسبب كتلته الهائلة، فإن عمر كوارك قمي يكون قصير جدا ويعيش لفترة تقدر ب {{Val|5|e=-25|u=ث}}.<ref name=Quadt /> ونتيجة لذلك فإن القمي لاتكون لديه الفرصة ليشكل هادرون قبل التحلل كما في باقي الكواركات، مما يعطي للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة هذا الكوارك المكشوف.


من الممكن وعلى وجه الخصوص تحديد نسبة التفرع لتحلل كوارك قمي إلى كوارك قعري. أفضل التحديدات الحالية لتلك النسبة هي {{val|0.99|0.09|-0.08}}.<ref name=PDG2009/> حيث أن تلك النسبة تعادل V<sub>tb</sub>|<sup>2</sup>| حسب النموذج العياري، وهذا يعطي وسيلة أخرى لتحديد |''V''<sub>tb</sub>| عنصر CKM أو بتوليفة مع التصميم |''V''<sub>tb</sub>| من إنتاج قمي مفرد بأن يقدم اختبارات للفرضية أن المصفوفة CKM وحدوية<ref name=Abazov2008>
من الممكن وعلى وجه الخصوص تحديد نسبة التفرع لتحلل كوارك قمي إلى كوارك قعري. أفضل التحديدات الحالية لتلك النسبة هي {{val|0.99|0.09|-0.08}}.<ref name=PDG2009/> حيث أن تلك النسبة تعادل V<sub>tb</sub>|<sup>2</sup>| حسب النموذج العياري، وهذا يعطي وسيلة أخرى لتحديد |''V''<sub>tb</sub>| عنصر CKM أو بتوليفة مع التصميم |''V''<sub>tb</sub>| من إنتاج قمي مفرد بأن يقدم اختبارات للفرضية أن المصفوفة CKM وحدوية.<ref name=Abazov2008>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|مؤلف=V.M. Abazov ''et al.'' ([[DØ Collaboration]])
|year=2008
|سنة=2008
|title=Simultaneous measurement of the ratio B(''t'' → ''Wb'')/B(''t'' → ''Wq'') and the top-quark pair production cross section with the DØ detector at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.96&nbsp;TeV
|عنوان=Simultaneous measurement of the ratio B(''t'' → ''Wb'')/B(''t'' → ''Wq'') and the top-quark pair production cross section with the DØ detector at {{جذر|''s''}}&nbsp;=&nbsp;1.96&nbsp;TeV
|journal=[[Physical Review Letters]]
|صحيفة=[[Physical Review Letters]]
|volume=100 |pages=192003
|المجلد=100 |صفحات=192003
|doi=10.1103/PhysRevLett.100.192003
|doi=10.1103/PhysRevLett.100.192003
|id={{arxiv|0801.1326}}
|المعرف={{arxiv|0801.1326}}
}}</ref>. ويسمح النموذج العياري بمزيد من الإضمحلالات الغريبة، ولكن فقط على مستوى دائرة واحدة، مما يعني أنها في غاية الضغط. يمكن للكوارك القمي بشكل خاص أن يتحلل إلى نموذج علوي للكوارك (علوي أو ساحر) عن طريق انبعاث فوتون أو بوزون ز<ref>
}}</ref> ويسمح النموذج العياري بمزيد من الإضمحلالات الغريبة، ولكن فقط على مستوى دائرة واحدة، مما يعني أنها في غاية الضغط. يمكن للكوارك القمي بشكل خاص أن يتحلل إلى نموذج علوي للكوارك (علوي أو ساحر) عن طريق انبعاث فوتون أو بوزون ز.<ref>
{{استشهاد بدورية محكمة
{{cite journal
|author=S. Chekanov ([[ZEUS Collaboration]])
|مؤلف=S. Chekanov ([[ZEUS Collaboration]])
|year=2003
|سنة=2003
|title=Search for single-top production in ep collisions at HERA
|عنوان=Search for single-top production in ep collisions at HERA
|journal=[[Physics Letters B]]
|صحيفة=[[Physics Letters B]]
|volume=559 |pages=153
|المجلد=559 |صفحات=153
|doi=10.1016/S0370-2693(03)00333-2
|doi=10.1016/S0370-2693(03)00333-2
|id={{arxiv|hep-ex|0302010}}
|المعرف={{arxiv|hep-ex|0302010}}
}}<</ref>. لم يظهر أي دليل ملموس على ظهور صيغ التحللات الغريبة عند البحث عنها حسب توقعات النموذج القياسي. حددت نسب التفرع لتلك التحللات بأقل من 6 في الألف للتحلل الفوتوني وأقل من 4 في المئة لتحلل بوزون-ز على مستوى الثقة<ref name=PDG2009/>.
}}<</ref> لم يظهر أي دليل ملموس على ظهور صيغ التحللات الغريبة عند البحث عنها حسب توقعات النموذج القياسي. حددت نسب التفرع لتلك التحللات بأقل من 6 في الألف للتحلل الفوتوني وأقل من 4 في المئة لتحلل بوزون-ز على مستوى الثقة.<ref name=PDG2009/>


== الكتلة واقترانها مع بوزون هيجز ==
== الكتلة واقترانها مع بوزون هيجز ==
سطر 268: سطر 268:
:<math>y_\text{t} = \sqrt{2} m_\text{t}/v \simeq 1</math>
:<math>y_\text{t} = \sqrt{2} m_\text{t}/v \simeq 1</math>


حيث {{لا لف| ''v'' {{=}} 246 GeV}} هو قيمة متوقعة فراغية لهيغز
حيث {{بدون لف| ''v'' {{=}} 246 GeV}} هو قيمة متوقعة فراغية لهيغز


=== اقتران يوكاوا ===
=== اقتران يوكاوا ===
سطر 275: سطر 275:
إحدى المشاهد المنتشرة في فيزياء الجسيمات هو تحديد حجم اقتران يوكاوا لكوارك القمة يكون بواسطة مجموعة إعادة تطبيع، فيؤدي إلى مايسمى: "نقطة شبه تحت الحمراء ثابتة {{إنج|quasi-infrared fixed point}}."
إحدى المشاهد المنتشرة في فيزياء الجسيمات هو تحديد حجم اقتران يوكاوا لكوارك القمة يكون بواسطة مجموعة إعادة تطبيع، فيؤدي إلى مايسمى: "نقطة شبه تحت الحمراء ثابتة {{إنج|quasi-infrared fixed point}}."


اقتران يوكاوا لكل من كوارك العلوي والسفلي والساحر والغريب والقعري هو افتراضي للحصول على قيم بسيطة على مقياس طاقة عالي جدا لإجمالي الاتحاد, 10<sup>15</sup> GeV. فعند زيادة القيم في مقاييس الطاقة الدنيا، حيث تتولد كتل الكواركات بواسطة هيجز. فإن النمو الطفيف يكون خلال تصحيح اقتران [[ديناميكا لونية كمومية]] (QCD). ولايعتد بتصحيح اقتران يوكاوا عند كتل الكواركات البسيطة حيث تكون قيمة لا تكاد تذكر.
اقتران يوكاوا لكل من كوارك العلوي والسفلي والساحر والغريب والقعري هو افتراضي للحصول على قيم بسيطة على مقياس طاقة عالي جدا لإجمالي الاتحاد, 10<sup>15</sup> GeV. فعند زيادة القيم في مقاييس الطاقة الدنيا، حيث تتولد كتل الكواركات بواسطة هيجز. فإن النمو الطفيف يكون خلال تصحيح اقتران [[ديناميكا لونية كمية|ديناميكا لونية كمومية]] (QCD). ولايعتد بتصحيح اقتران يوكاوا عند كتل الكواركات البسيطة حيث تكون قيمة لا تكاد تذكر.


أما إذا -وعلى سبيل المثال- كانت قيمة كوارك اقتران يوكاوا كبيرة عند طاقة عالية جدا، فإن تصحيح يوكاوا لديها سيتطور ويلغي أمام تصحيحات QCD. وتلك تعرف بنقطة شبه تحت الحمراء ثابتة. ومهما كانت القيمة الابتدائية الأولية للاقتران، فإن كانت كبيرة بما فيه الكفاية أنها ستصل قيمة النقطة الثابتة. ومن ثم يمكن التنبؤ بكتلة الكوارك المتطابق.
أما إذا -وعلى سبيل المثال- كانت قيمة كوارك اقتران يوكاوا كبيرة عند طاقة عالية جدا، فإن تصحيح يوكاوا لديها سيتطور ويلغي أمام تصحيحات QCD. وتلك تعرف بنقطة شبه تحت الحمراء ثابتة. ومهما كانت القيمة الابتدائية الأولية للاقتران، فإن كانت كبيرة بما فيه الكفاية أنها ستصل قيمة النقطة الثابتة. ومن ثم يمكن التنبؤ بكتلة الكوارك المتطابق.
سطر 284: سطر 284:
:<math>\mu \frac{\partial}{\partial\mu} y_\text{t} \approx \frac{y_\text{t}}{16\pi^2}\left(\frac{9}{2}y_\text{t}^2 - 8 g_3^2- \frac{9}{4}g_2^2 - \frac{17}{20} g_1^2 \right)</math>
:<math>\mu \frac{\partial}{\partial\mu} y_\text{t} \approx \frac{y_\text{t}}{16\pi^2}\left(\frac{9}{2}y_\text{t}^2 - 8 g_3^2- \frac{9}{4}g_2^2 - \frac{17}{20} g_1^2 \right)</math>


حيث '''g'''<sub>3</sub> هو اقتران مقياس اللون و'''g'''<sub>2</sub> هو اقتران مقياس مغزل نظائري ضعيف. وتصف تلك المعادلة كيف يتغير اقتران يوكاوا مع مقياس الطاقة '''μ'''. فحلول تلك المعادلة لقيم أولية عالية '''y'''<sub>t</sub> تجعل الجانب الأيمن من المعادلة يصل لنقطة الصفر بسرعة، فيقفل '''y''' <sub>t</sub> إلى اقتران QCD وهو '''g'''<sub>3</sub>. تحدد قيمة النقطة الثابتة نوعا ما وعلى وجه التحديد في النموذج القياسي، يقود كتلة الكوارك القمي إلى قيمة 230&nbsp;GeV. لكن إن كان هناك أكثر من صنو لهيجز، فإن قيمة الكتلة ستقل عن طريق تأثيرات هيجز لزاوية مختلطة بطريقة غير متوقعة.
حيث '''g'''<sub>3</sub> هو اقتران مقياس اللون و'''g'''<sub>2</sub> هو اقتران مقياس مغزل نظائري ضعيف. وتصف تلك المعادلة كيف يتغير اقتران يوكاوا مع مقياس الطاقة '''μ'''. فحلول تلك المعادلة لقيم أولية عالية '''y'''<sub>t</sub> تجعل الجانب الأيمن من المعادلة يصل لنقطة الصفر بسرعة، فيقفل '''y''' <sub>t</sub> إلى اقتران QCD وهو '''g'''<sub>3</sub>. تحدد قيمة النقطة الثابتة نوعا ما وعلى وجه التحديد في النموذج القياسي، يقود كتلة الكوارك القمي إلى قيمة 230&nbsp;GeV. لكن إن كان هناك أكثر من صنو لهيجز، فإن قيمة الكتلة ستقل عن طريق تأثيرات هيجز لزاوية مختلطة بطريقة غير متوقعة.


في الحد الأدنى لامتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق {{إنج|Minimal Supersymmetric Standard Model}} اختصارا (MSSM) يكون هناك عدد إثنين من صنو هيجز ومعادلة مجموعة إعادة تطبيع لاقتران يوكاوا للكوارك القمي سوف تتعدل قليلا بحث تكون:
في الحد الأدنى لامتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق {{إنج|Minimal Supersymmetric Standard Model}} اختصارا (MSSM) يكون هناك عدد إثنين من صنو هيجز ومعادلة مجموعة إعادة تطبيع لاقتران يوكاوا للكوارك القمي سوف تتعدل قليلا بحث تكون:
سطر 298: سطر 298:


== اقرأ أيضا ==
== اقرأ أيضا ==
* {{مرجع ويب
* {{استشهاد ويب
|المؤلف=R. Nave
|مؤلف=R. Nave
|العنوان=Quarks
|عنوان=Quarks
|المسار=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html
|مسار= http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html
|العمل=[[هايبرفيزيكس]]
|عمل=[[هايبرفيزيكس]]
|الناشر=[[جامعة ولاية جورجيا]], Department of Physics and Astronomy
|ناشر=[[جامعة ولاية جورجيا]], Department of Physics and Astronomy
|السنة=
|تاريخ الوصول=2008-06-29
|تاريخ الوصول=2008-06-29
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190608222404/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu:80/hbase/Particles/quark.html|تاريخ أرشيف=2019-06-08}}
}}
* {{استشهاد بكتاب
* {{مرجع كتاب
|المؤلف=A. Pickering
|مؤلف=A. Pickering
|العنوان=Constructing Quarks
|عنوان=Constructing Quarks
|الصفحات=114–125
|صفحات=114–125
|ناشر=[[دار نشر جامعة شيكاغو]]
|الناشر=[[University of Chicago Press]]
|سنة=1984
|سنة=1984
|الرقم المعياري=0226667995
|ردمك=0226667995
}}
}}


== وصلات خارجية ==
== وصلات خارجية ==

* [http://www.oloommagazine.com/Search/Search_Details.aspx?ID=1943&kw=%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83 اكتشاف كوارك القمة] مجلة العلوم. مايو1998 / المجلد 14
* [http://www.oloommagazine.com/Search/Search_Details.aspx?ID=1943&kw=%D9%83%D9%88%D8%A7%D8%B1%D9%83 اكتشاف كوارك القمة] مجلة العلوم. مايو1998 / المجلد 14
* [http://xstructure.inr.ac.ru/x-bin/theme3.py?level=2&index1=234702 Top quark on arxiv.org]
* [http://tevewwg.fnal.gov/top/ Tevatron Electroweak Working Group]
* [http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/discoveries/top_quark.html Top quark information on Fermilab website]
* [http://www.symmetrymag.org/cms/?pid=1000085 Logbook pages from CDF and DZero collaborations' top quark discovery]
* [http://web.hep.uiuc.edu/home/tml/SciAmTop.pdf Scientific American article on the discovery of the top quark]
* [http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/top/top_public_web_pages/top_public.html Public Homepage of Top Quark Analysis Results from DØ Collaboration at Fermilab]
* [http://www-cdf.fnal.gov/physics/new/top/top.html Public Homepage of Top Quark Analysis Results from CDF Collaboration at Fermilab]
* [http://www.agwright.com/writing/articles/hm_quark.htm Harvard Magazine article about the 1994 top quark discovery]
* [http://arxiv.org/abs/hep-ex/0506005 Top Quark Production and Properties at the Tevatron] (June 2005)
* [http://nobelprize.org/physics/laureates/1999/ 1999 Nobel Prize in Physics]


{{جسيمات}}
{{جسيمات}}
{{شريط بوابات|فيزياء}}
{{شريط بوابات|الفيزياء|ميكانيكا الكم}}
{{ضبط استنادي}}
{{ضبط استنادي}}

[[تصنيف:جسيمات أولية]]
[[تصنيف:جسيمات أولية]]
[[تصنيف:كوارك]]
[[تصنيف:كوارك]]
[[تصنيف:ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:ميكانيكا الكم]]
[[تصنيف:نموذج قياسي]]
[[تصنيف:نظرية النموذج المعياري]]

النسخة الحالية 22:35، 18 أغسطس 2024

 كوارك قمي

عملية اصطدام شارك فيها كوارك قمي
التكوين جسيم أولي
العائلة فرميون
المجموعة كوارك
الجيل ثالث
التفاعل كهرومغناطيسية، جاذبية، قوي، ضعيف
جسيم مضاد مضاد كوارك قمي (
t
)
واضع النظرية ماكوتو كوباياشي وتوشيهيده ماساكاوا (1973)
المكتشف كاشف التصادم في فيرميلاب (CDF)، ومختبر DO التعاوني (1995)
الرمز
t
الكتلة 173.1±1.3 GeV/c2[1]
متوسط العمر 5×10−25 s
يضمحل إلى كوارك قعري (99.8%)
كوارك غريب (0.17%)
كوارك سفلي (0.007%)
الشحنة الكهربائية +2⁄3 e
شحنة لونية نعم
الدوران 1⁄2
قمة 1
لف نظائري ضعيف 1⁄2 (جهة اليسار)
0 (جهة اليمين)
تعديل مصدري - تعديل  طالع توثيق القالب

كوارك قمي (بالإنجليزية: top quark)‏ ويرمز له بالرمز t وهو جسيم أولي وعنصر أساسي للمادة. كما هو الحال في جميع الكواركات فإن الكوارك القمي يعتبر فرميون أولي له لف مغزلي -1⁄2 وتفاعله مع جميع قوى الترابط الأربع: كهرومغناطيسية، جاذبية، قوية، وضعيفة. ولديه شحنة كهربائية تعادل +2⁄3 e.[2] وهو أثقل الجسيمات الأولية التي تم رصدها. (قد يكون بوزون هيغز له نفس الضخامة ولكنه لم يتم ملاحظته مختبريا بعد). وكتلتها تساوي 173.1±1.3 GeV/c2,[1] وتعادل تقريبا كتلة ذرة تنجستن. ويسمى ضديده باسم ضديد الكوارك القمي أو كوارك قمي مضاد أو ضديد القمي، فهو يعادله بالحجم ومعاكس له بالرمز.

يتفاعل الكوارك القمي بشكل أساسي بواسطة التآثر القوي، ولكنه لايتحلل إلا خلال التآثر الضعيف. ويتحلل بشكل خاص إلى بوزون W وكوارك قعري، وأيضا يمكنه التحلل إلى الغريب وبحالات نادرة جدا إلى سفلي. ويتنبأ النموذج القياسي بأن عمره يكون تقريبا 5×10−25 ث.[3] وهو أقصر بعشرين مرة من الجدول الزمني للتفاعلات القوية، لذا فإنه لا يكون من أشكال الهدرونات، معطيا للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة كوارك متجرد، (جميع الكواركات تكون مهدرنة، أي أنها فقط توجد في الهادرونات). وذلك لأن كتلتها كبيرة جدا، ويمكن للكوارك العلوي أن يسمح بالتنبؤ بكتلة بوزون هيغز تحت امتدادات النموذج العياري. لذا فقد تمت دراسته بشكل واسع كوسيلة للتمييز بين تلك النظريات المتنافسة.

كان وجودها افتراضيا -مع الكوارك القعري- سنة 1973 عن طريق ماكوتو كوباياشي وتوشيهيده ماساكاوا لشرح خرق تناظرالشحنة السوية التي لوحظت في اضمحلال الكاون[4]، حتى اكتشفت في مختبر CDF[5] ومختبر D0 التعاوني[6] بفيرميلاب وكان ذلك سنة 1995. فاستحق كلا من كوباياشي وماساكاوا جائزة نوبل في الفيزياء لسنة 2008 لتنبؤهم بوجود الكوارك القمي والقعري، وهما يشكلان معا الجيل الثالث للكواركات.[7]

البداية

[عدل]

افترض سنة 1973 كلا من ماكوتو كوباياشي وتوشيهيده ماساكاوا بوجود جيل ثالث للكواركات تشرح خرق تناظرالشحنة السوية التي لوحظت في اضمحلال الكاون.[4] وقد وسمت تلك الجسيمات الافتراضية الجديدة بوسم t وb للإشارة إلى "top" و"bottom". تلك المسميات تعكس أسماء الجيل الأول للكوارك العلوي والسفلي مما يعطي حقيقة بأن الإثنين كانا مكونات لف أعلى ولف أسفل لثنائي اللف النظائري الضعيف.[8] وكان اسم الكوارك القمي بالسابق كوارك الحقيقة، ولكن مع مرور الوقت أصبح اسم كوارك قمي أكثر شيوعا.[9]

اعتمد اقتراح كوباياشي وماساكاوا بشكل أساسي على آلية جيم (GIM mechanism) وهي مختصر لأسماء تعود إلى جلاشو وجون ايلوبولس ولوسيانو ماياني[10]، التي تنبأت بالكوارك الساحر وكان لايزال مجهولا في ذلك الوقت. وفي نوفمبر سنة 1974 أعلن كلا من مختبر بروكهافن الوطني (BNL) ومختبر (SLAC) عن اكتشاف ميزونJ/ψ التي سرعان ماتم تحديده كحالة تابعة للكوارك الساحر ونظيره المجهولين. هذا الاكتشاف سمح لآلية جيم لتصبح جزءا من النموذج القياسي.[11] مع القبول بآلية جيم، بدأت نبوءة كوباياشي وماساكاوا تزداد مصداقية. وإزدات تلك النبوءة قوة مع اكتشاف التاون عن طريق فريق مارتن لويس برل في مختبر سلاك (SLAC) ما بين 1974 و1978.[12] وأعلن هذا عن الجيل الثالث من اللبتونات، كاسرا التناظر الجديد ما بين الكواركات واللبتونات التي أدخلتها آلية جيم. ويتطلب لإستعادة هذا التناظر وجود كوارك خامس وسادس.

لم يدم انتظار الكوارك الخامس طويلا، إذ سرعان ماتم اكتشافه سنة 1977 بواسطة مايسمى فريق تجربة E288 بقيادة ليون ليدرمان في فيرميلاب.[13][14][15] مما دفع للإتجاه بقوة عن وجود كوارك سادس لإكمال الزوج، الذي هو كوارك القمة أو القمي. وهذا الكوارك سيكون أثقل من القعري، مما يتطلب طاقة أعلى لخلق تصادم جسيمات، وقد كان من المتوقع أنه سيتم الكشف عن الكوارك السادس قريبا جدا، ولكن ذلك احتاج إلى 18 سنة حتى تم التأكيد بوجوده وكشف النقاب عنه.[16]

خرجت نتائج الأبحاث الأولى عن كوارك القمة في كلا من سلاك وديسي (DESY) في هامبورغ خالية الوفاض. لكن عندما اكتشف مسرع دوراني تزامني المسمى Super Proton Synchrotron في سيرن بوزون W و Z في أوائل الثمانينات، بدأت الآمال تنتعش عن قرب ظهور القمي. وقد رفع هذا المسرع من درجة المنافسة عند مسرع تيفاترون (Tevatron) في مختبر فيرمي، ولكن لم يظهر أي مؤشر عن وجود ذلك الجسيم المفقود، وقد أعلن فريق سيرن بأن كتلة الكوارك القمي يجب أن لاتقل عن 41 GeV/c2. ومع ظهور السباق للكشف عن القمي بين سيرن وفيرميلاب، كان المعجل في سيرن قد وصل إلى حدوده القصوى دون الحصول على كوارك قمي واحد مما رفع الحدود الدنيا لكتلته إلى 77 GeV/c2.[16]

أضحى مسرع تيفاترون هو الوحيد من بين مصادمات الهادرون القادر بما فيه الكفاية لإنتاج كوارك قمي. من أجل أن تكون قادرة على تأكيد أي اكتشاف مستقبلي، الكاشف الآخر هو (DØ detector) والذي أضيف إلى المجمع -بالإضافة إلى كاشف الهادرون (CDF) الموجود بها حاليا-. ثم بدأت أول إشارة للقمي بالظهور أمام الفريق في أكتوبر 1992، حيث ظهرت حالة تخلق وحيدة ويبدو أنها تحتوي على القمي. ثم بدأت الإشارات بالظهور في السنوات اللاحقة، وفي 22 أبريل 1994 نشر فريق CDF ورقة تظهر دلائل تجريبية لوجود كوارك قمة بكتلة تعادل 175 GeV/c2. خلال تلك الفترة لم يستطع كاشف DØ العثور على أدلة أكثر مما وجدها سنة 1992. بعد مرور سنة وبعد جمع المزيد من الأدلة وإعادة تحليل بيانات DØ (الذي كان يبحث عن قمي أصغر بكثير)، خرجت المجموعتين معا باكتشاف كوارك قمة مع تأكيد ب 99.9998% أن الكتلة تعادل 176±18 GeV/c2ا.[5][6][16]

تبين في السنين التي قادت إلى اكتشاف كوارك قمي بأن القياسات المحددة والدقيقة لعامل الكهربائية الضعيفة في كتل البوزونات وأزواجها تكون ذات حساسية فائقة لقيمة كتلة الكوارك القمي. هذه التأثيرات ترتفع كلما ارتفعت قيمة كتلة القمي، وبذا يكون بالإمكان رؤية الكوارك القمي بطريقة غير مباشرة حتى لو لم ينتج بشكل مباشر في أي تجربة في ذلك الوقت. والتأثير الأكبر لكتلة الكوارك القمي كان على عامل تي المتغير (بالإنجليزية: T parameter)‏ وخلال سنة 1994 كانت دقة تلك القياسات غير المباشرة قد قادت إلى التنبؤ بأن كتلة الكوارك القمي تتروح ما بين 145 GeV/c2 و185 GeV/c2. فالتطور التقني مكن في نهاية الأمر من جعل الحسابات دقيقة بشكل قادت كل من مارتينوس فيلتمان وجيرارت هوفت بأن ينالا جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1999.[17][18]

المميزات

[عدل]
  • طاقة تيفاترون الحالية هي 1.96 TeV، أما الزوج القمي ونظيره فيتم إنتاجهما بمقطع عرضي يقدر ب 7 بيكوبارن pb.[19] أما المعيار النموذجي المتنبئ (للطلب التالي ب mt = 175 GeV/c2) هو حوالي 6.7–7.5 pb.
  • يحمل البوزون w الناتج من تحلل الكوارك القمي استقطابا من الجسيم الأم، ومن هنا يطرح نفسه بأنه جسيم فريد للاستقطاب القمي.
  • في النموذج العياري، فإن لفة الرقم الكمي المتنبأ بها لكوارك القمة هو 1⁄2 والشحنة الكهربية +2⁄3. فعند ظهور القياس الأول لشحنة كوارك القمة، الذي أكد بحوالي 90 ٪ من أن شحنة كوارك القمة تعادل +2⁄3.[20]

إنتاجه

[عدل]

بما أن كوارك القمة له كتلة ضخمة، لذا فإنه بحاجة إلى طاقة عالية لاستخلاصه. فالطريقة الوحيدة للحصول على تلك الطاقة العالية هي عن طريق تصادم عالي الطاقة. يمكن الحصول عليها بالشكل الطبيعي كتصادم الأشعة الكونية مع الجسيمات الموجودة بالهواء في طبقات الجو العليا، ويمكن إنتاجها أيضا في المعجلات. فإلى سنة 2009 فإن معجل الجسيمات الوحيد القادر على توليد الطاقة الكافية لاستخلاص الكوارك القمي هو معمل تيفاترون في فيرميلاب، حيث يتم تصادم البروتون مع ضديده في مركز طاقة الكتلة 1.96 TeV.[21]

هناك عدة عمليات قد تؤدي إلى إنتاج كوارك قمي. وأكثرهم شهرة هو مايسمى إنتاج زوج قمي-ضديده خلال التفاعلات القوية. فينتج الغلوون خلال تصادم عالي الطاقة ومن ثم يتحلل خلاله إلى قمي وضديده. تلك العملية هي مسؤولة عن معظم عمليات القمي في تيفاترون وقد كانت هي العملية التي تم ملاحظتها عندما تم اكتشاف كوارك القمة لأول مرة سنة 1995.[22] ويمكن إنتاج زوج قمي-ضديد قمي خلال تحلل فوتون متوسط أو بوزون Z. بيد أن تلك العمليات تم التوقع بأنها نادرة جدا وهناك تجارب مطابقة بالشكل تقريبا لتيفاترون موجودة في مصادم الهدرونات الكبير.

تختلف تلك العملية اختلافا بينا عن إنتاج الكوارك القمي عن طريق التآثر الضعيف. ويمكن حدوث تلك بطريقين (وتسمى قنوات) إما خلال تحلل بوزون W المتوسط إلى قمي وكوارك ضديد القعري (وتسمى قناة-s) أو إلى كوارك قعري (قد ينتج كزوج خلال تحلل الغلوون) فيتحول إلى كوارك قمة عن طريق تبادل بوزون W مع كوارك قمة أو قعري (وتسمى قناة-t). وقد تمت ملاحظة تلك العملية لأول مرة عن طريق نشرة معمل DØ collaboration في ديسمبر 2006.[23] وفي مارس 2009 نشرت تعاونيتا CDF و DØ[22][24] ورقتين مزدوجتين مع الملاحظة النهائي لتلك العمليات. فالمغزى الرئيسي لقياس عمليات الإنتاج تلك هو أن وتيرتها تتناسب طرديا مع عنصرVtb|2| في مصفوفة CKM.

التحلل

[عدل]

الطريقة الوحيدة المعروفة لتحلل كوارك القمة هي خلال التآثر الضعيف لينتج بوزون و وكوارك سفلي. وبسبب كتلته الهائلة، فإن عمر كوارك قمي يكون قصير جدا ويعيش لفترة تقدر ب 5×10−25 ث.[3] ونتيجة لذلك فإن القمي لاتكون لديه الفرصة ليشكل هادرون قبل التحلل كما في باقي الكواركات، مما يعطي للفيزيائيين فرصة نادرة لدراسة هذا الكوارك المكشوف.

من الممكن وعلى وجه الخصوص تحديد نسبة التفرع لتحلل كوارك قمي إلى كوارك قعري. أفضل التحديدات الحالية لتلك النسبة هي 0.99+0.09
−0.08.[1] حيث أن تلك النسبة تعادل Vtb|2| حسب النموذج العياري، وهذا يعطي وسيلة أخرى لتحديد |Vtb| عنصر CKM أو بتوليفة مع التصميم |Vtb| من إنتاج قمي مفرد بأن يقدم اختبارات للفرضية أن المصفوفة CKM وحدوية.[21] ويسمح النموذج العياري بمزيد من الإضمحلالات الغريبة، ولكن فقط على مستوى دائرة واحدة، مما يعني أنها في غاية الضغط. يمكن للكوارك القمي بشكل خاص أن يتحلل إلى نموذج علوي للكوارك (علوي أو ساحر) عن طريق انبعاث فوتون أو بوزون ز.[25] لم يظهر أي دليل ملموس على ظهور صيغ التحللات الغريبة عند البحث عنها حسب توقعات النموذج القياسي. حددت نسب التفرع لتلك التحللات بأقل من 6 في الألف للتحلل الفوتوني وأقل من 4 في المئة لتحلل بوزون-ز على مستوى الثقة.[1]

الكتلة واقترانها مع بوزون هيجز

[عدل]

يصف النموذج القياسي الكتل الفرميونية خلال آلية هيغز. فلدى بوزون هيغز اقتران يوكاوا إلى يسار ويمين الكوارك القمي. وعند حدوث انهيار كهروضعيف متماثل (عندما يكتسب الهيغز القيمة المتوقعة الفراغية (بالإنجليزية: vacuum expectation value)‏) فإن عناصر اليمين واليسار تختلط مع بعض، مكونة مصطلح الكتلة.

اقتران يوكاوا للكوارك القمي لديه قيمة من المعادلة:

حيث v = 246 GeV هو قيمة متوقعة فراغية لهيغز

اقتران يوكاوا

[عدل]

بالنموذج القياسي، فإن جميع اقتران يوكاوا للكوارك واللبتون تكون صغيرة مقارنة إلى اقتران يوكاوا لكوارك القمة. فمشكلة فهم هذا التسلسل الهرمي في الكتل الفرميونية لن تنتهي في الفيزياء النظرية. اقتران يوكاوا ليس بالرقم الثابت وقيمته تتغير بتغير مقياس الطاقة (قياس المسافة) الذي يتم قياسه. وتتحدد آلية اقتران يوكاوا عن طريق مايسمى معادلة مجموعة إعادة تطبيع (بالإنجليزية: renormalization group equation)‏

إحدى المشاهد المنتشرة في فيزياء الجسيمات هو تحديد حجم اقتران يوكاوا لكوارك القمة يكون بواسطة مجموعة إعادة تطبيع، فيؤدي إلى مايسمى: "نقطة شبه تحت الحمراء ثابتة (بالإنجليزية: quasi-infrared fixed point)‏."

اقتران يوكاوا لكل من كوارك العلوي والسفلي والساحر والغريب والقعري هو افتراضي للحصول على قيم بسيطة على مقياس طاقة عالي جدا لإجمالي الاتحاد, 1015 GeV. فعند زيادة القيم في مقاييس الطاقة الدنيا، حيث تتولد كتل الكواركات بواسطة هيجز. فإن النمو الطفيف يكون خلال تصحيح اقتران ديناميكا لونية كمومية (QCD). ولايعتد بتصحيح اقتران يوكاوا عند كتل الكواركات البسيطة حيث تكون قيمة لا تكاد تذكر.

أما إذا -وعلى سبيل المثال- كانت قيمة كوارك اقتران يوكاوا كبيرة عند طاقة عالية جدا، فإن تصحيح يوكاوا لديها سيتطور ويلغي أمام تصحيحات QCD. وتلك تعرف بنقطة شبه تحت الحمراء ثابتة. ومهما كانت القيمة الابتدائية الأولية للاقتران، فإن كانت كبيرة بما فيه الكفاية أنها ستصل قيمة النقطة الثابتة. ومن ثم يمكن التنبؤ بكتلة الكوارك المتطابق.

اقتران يوكاوا للكوارك القمي يكون قريبا جدا من نقطة تحت الحمراء الثابتة للنموذج القياسي. فمعادلة مجموعة إعادة تطبيع تكون كالتالي:

حيث g3 هو اقتران مقياس اللون وg2 هو اقتران مقياس مغزل نظائري ضعيف. وتصف تلك المعادلة كيف يتغير اقتران يوكاوا مع مقياس الطاقة μ. فحلول تلك المعادلة لقيم أولية عالية yt تجعل الجانب الأيمن من المعادلة يصل لنقطة الصفر بسرعة، فيقفل y t إلى اقتران QCD وهو g3. تحدد قيمة النقطة الثابتة نوعا ما وعلى وجه التحديد في النموذج القياسي، يقود كتلة الكوارك القمي إلى قيمة 230 GeV. لكن إن كان هناك أكثر من صنو لهيجز، فإن قيمة الكتلة ستقل عن طريق تأثيرات هيجز لزاوية مختلطة بطريقة غير متوقعة.

في الحد الأدنى لامتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق (بالإنجليزية: Minimal Supersymmetric Standard Model)‏ اختصارا (MSSM) يكون هناك عدد إثنين من صنو هيجز ومعادلة مجموعة إعادة تطبيع لاقتران يوكاوا للكوارك القمي سوف تتعدل قليلا بحث تكون:

حيث yb هو اقتران يوكاوا للكوارك القعري. وتلك تقود إلى قيمة النقطة الثابتة حيث كتلة القمي تكون أقل: 170–200 GeV. وهذا التوقع ليس مؤكدا لأنه بالإمكان تضخيم اقتران يوكاوا للكوارك القعري في امتداد النموذج القياسي للتناظر الفائق (MSSM). بعض أصحاب النظريات يعتقدون بأن تلك هي أدلة داعمة لMSSM.

شكلت نقطة شبه تحت الحمراء الثابتة الأساس لنظريات تكثيف الكوارك القمي لانهيار كهروضعيف متماثل حيث يكون هيجز بوزن هو المركب في مقياس المسافات القصيرة جدا، حيث يتألف من زوج من كوارك القمة وضديده.

المصادر

[عدل]
  1. ^ ا ب ج د C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2009). "PDGLive Particle Summary". Particle Data Group. مؤرشف من الأصل في 2020-02-13. اطلع عليه بتاريخ 2009-07-23.
  2. ^ S. Willenbrock (2003). "The Standard Model and the Top Quark". في H.B Prosper and B. Danilov (eds.) (المحرر). Techniques and Concepts of High-Energy Physics XII. NATO Science Series. سبرنجر. ج. 123. ص. 1–41. ISBN:1402015909. مؤرشف من الأصل في 2019-05-03. {{استشهاد بكتاب}}: |محرر= باسم عام (مساعدة)
  3. ^ ا ب A. Quadt (2006). "Top quark physics at hadron colliders". European Physical Journal C. ج. 48: 835–1000. DOI:10.1140/epjc/s2006-02631-6.
  4. ^ ا ب M. Kobayashi, T. Maskawa (1973). "CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction". Progress of Theoretical Physics. ج. 49: 652. DOI:10.1143/PTP.49.652.
  5. ^ ا ب F. Abe et al. (مكشاف مصادم فيرميلاب) (1995). "Observation of Top Quark Production in
    p

    p
     Collisions with the Collider Detector at Fermilab". Physical Review Letters. ج. 74: 2626–2631. DOI:10.1103/PhysRevLett.74.2626.
  6. ^ ا ب S. Abachi et al. (DØ Collaboration) (1995). "Search for High Mass Top Quark Production in
    p

    p
     Collisions at √s = 1.8 TeV". Physical Review Letters. ج. 74: 2422–2426. DOI:10.1103/PhysRevLett.74.2422.
  7. ^ "2008 Nobel Prize in Physics". مؤسسة نوبل. 2008. مؤرشف من الأصل في 2018-08-09. اطلع عليه بتاريخ 2009-09-11.
  8. ^ D.H. Perkins (2000). Introduction to high energy physics. مطبعة جامعة كامبريدج. ص. 8. ISBN:0521621968.
  9. ^ F. Close (2006). The New Cosmic Onion. سي آر سي بريس. ص. 133. ISBN:1584887982.
  10. ^ S.L. Glashow, J. Iliopoulous, L. Maiani (1970). "Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry". فيزيكال ريفيو. ج. 2: 1285-1292. DOI:10.1103/PhysRevD.2.1285.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
  11. ^ Andrew Pickering (1999). Constructing Quarks: A Sociological History of Particle Physics. دار نشر جامعة شيكاغو. ص. 253–254. ISBN:9780226667997.
  12. ^ M.L. Perl؛ وآخرون (1975). "Evidence for Anomalous Lepton Production in
    e+

    e−
     Annihilation". Physical Review Letters. ج. 35 ع. 22: 1489. DOI:10.1103/PhysRevLett.35.1489.     {{استشهاد بدورية محكمة}}: Explicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)
  13. ^ "Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark" (Press release). فيرميلاب. 7 أغسطس 1977. مؤرشف من الأصل في 2019-05-29. اطلع عليه بتاريخ 2009-07-24.
  14. ^ L.M. Lederman (2005). "Logbook: Bottom Quark". Symmetry Magazine. ج. 2 ع. 8. مؤرشف من الأصل في 2012-07-16.
  15. ^ S.W. Herb؛ وآخرون (1977). "Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions". Physical Review Letters. ج. 39: 252. DOI:10.1103/PhysRevLett.39.252. {{استشهاد بدورية محكمة}}: Explicit use of et al. in: |مؤلف= (مساعدة)
  16. ^ ا ب ج T.M. Liss, P.L. Tipton (1997). "The Discovery of the Top Quark" (PDF). ساينتفك أمريكان: 54–59. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-08-09.
  17. ^ "The Nobel Prize in Physics 1999". مؤسسة نوبل. مؤرشف من الأصل في 2018-06-17. اطلع عليه بتاريخ 2009-09-10.
  18. ^ "The Nobel Prize in Physics 1999, Press Release" (Press release). مؤسسة نوبل. 12 أكتوبر 1999. مؤرشف من الأصل في 2017-12-22. اطلع عليه بتاريخ 2009-09-10.
  19. ^ D. Chakraborty (DØ and مكشاف مصادم فيرميلابs) (2002). "Top quark and W/Z results from the Tevatron" (PDF). Rencontres de Moriond. ص. 26. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2017-04-06.
  20. ^ V.M. Abazov et al. (DØ Collaboration) (2007). "Experimental discrimination between charge 2e/3 top quark and charge 4e/3 exotic quark production scenarios". Physical Review Letters. ج. 98: 041801. DOI:10.1103/PhysRevLett.98.041801. أرشيف خي:hep-ex/0608044.
  21. ^ ا ب V.M. Abazov et al. (DØ Collaboration) (2008). "Simultaneous measurement of the ratio B(t → Wb)/B(t → Wq) and the top-quark pair production cross section with the DØ detector at √s = 1.96 TeV". Physical Review Letters. ج. 100: 192003. DOI:10.1103/PhysRevLett.100.192003. أرشيف خي:0801.1326.
  22. ^ ا ب A bot will complete this citation soon. Click here to jump the queue أرخايف:0903.0850v1.
  23. ^ V.M. Abazov et al. (DØ Collaboration) (2007). "Evidence for production of single top quarks and first direct measurement of |Vtb|". Physical Review Letters. ج. 98: 181802. DOI:10.1103/PhysRevLett.98.181802. أرشيف خي:hep-ex/0612052.
  24. ^ A bot will complete this citation soon. Click here to jump the queue أرخايف:0903.0885v1.
  25. ^ S. Chekanov (ZEUS Collaboration) (2003). "Search for single-top production in ep collisions at HERA". Physics Letters B. ج. 559: 153. DOI:10.1016/S0370-2693(03)00333-2. أرشيف خي:hep-ex/0302010.<

اقرأ أيضا

[عدل]

وصلات خارجية

[عدل]
مجلوبة من «https://ar.wikipedia.org/w/index.php?title=كوارك_قمي&oldid=67643247»