底夸克

底夸克
組成	基本粒子
系	費米子
代	第三代
基本交互作用	強作用力、弱作用力、; 電磁力、重力
符號	; b;
反粒子	反底夸克（; b; )
理論	小林誠、益川敏英 (1973年)
發現	利昂·萊德曼等（1977年）
質量	4.18+0.03; −0.03 GeV/c2
衰變粒子	魅夸克或上夸克
電荷	-1⁄3 e
色荷	有
自旋	1⁄2
弱同位旋	LH：−1⁄2, RH：0
弱超荷	LH： 1⁄3, RH：−2⁄3

底夸克（bottom quark，中國大陸譯b夸克，中國大陸又稱「底夸克」^{[註 1]}）是帶有電荷−1⁄3 e的第三代夸克，曾稱美夸克（beauty quark）^[5]^{[註 2]}。雖然量子色動力學描述每一種夸克的方法都很類似，由於底夸克帶有很大的裸質量（英語：bare mass）（約為7000420000000000000♠4.2 GeV/c²，^[3]^[6]^:135稍微多過質子質量的四倍)，而且CKM矩陣的元素V_ub與V_cb的數值很小，因此底夸克擁有獨特的標籤。當做實驗時，使用一種稱為底貼籤（英語：b_tagging）的技術，可以很容易地辨識出它的蹤跡。由於CP破壞涉及到三代的夸克，因此研究CP破壞比較合適使用的粒子是含有底夸克的介子。BaBar實驗、Belle實驗與LHCb實驗都正在進行這類實驗。

幾乎所有頂夸克的衰變都會產生底夸克，希格斯玻色子的衰變也常會產生底夸克。1973年，為了解釋CP破壞，物理學者小林誠與益川敏英預言底夸克的存在。^[1]海姆·哈拉里（英語：Haim Harari）在1975年將這粒子命名為底夸克。^[7]^[8]費米實驗室的利昂·萊德曼研究團隊於1977年做通過粒子碰撞實驗製成底夸克偶素，從而發現底夸克。^[2]^[9]^[10] 由於「發現對稱性破缺的來源，並預測了至少三大類夸克在自然界中的存在」，小林誠與益川敏英榮獲2008年諾貝爾物理學獎。 ^[11]^[12]有一些學者稱底夸克為「美夸克」，但至今為止，「底夸克」仍舊是最常用的名稱。^[13]

通過弱相對作用，底夸克可以衰變為上夸克或魅夸克。這類衰變被CKM矩陣所抑制（V_ub=0.0040、V_cb=0.04，數值很小）。底夸克很想衰變為頂夸克（V_tb=0.9991），但是由於底夸克的質量小於頂夸克，因此不能衰變為頂夸克，所以，底夸克的平均壽命為比較長的1.3×10⁻¹² s，而每當底夸克衰變時，它比較常衰變為魅夸克。^[6] ^:327-329^[14]

含有底夸克的強子

以下列出一些含有底夸克的強子：

B介子含有一個底夸克（或反底夸克）與一個上夸克或下夸克。
B
c介子含有一個底夸克與魅夸克。
B
s介子含有一個底夸克與一個奇夸克。
有很多種底夸克偶素態，例如
ϒ
介子、大型強子對撞器首先發現的粒子 χ_b(3P)。它們都是由一個底夸克與反底夸克形成的粒子。
含有底夸克的重子已被觀測到，它們的命名方式與奇重子類似，例如
Λ0
b。

參閱

夸克模型

注釋

^ 在2019年由中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會公布的《物理學名詞》中，「底夸克」為非推薦名^[4]。
^ 「美夸克」為被淘汰的舊名^[4]。

參考文獻

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延伸閱讀

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R. Nave. Quarks. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. [2008-06-29]. （原始內容存檔於2015-09-05）.
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外部連結

發現底夸克的歷史（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[5] 在2019年由中華人民共和國全國科學技術名詞審定委員會公布的《物理學名詞》中，「底夸克」為非推薦名^[4]。

[7] 「美夸克」為被淘汰的舊名^[4]。

[KM-1] 1.0 ^1.1 M. Kobayashi; T. Maskawa. CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction. Progress of Theoretical Physics. 1973, 49 (2): 652–657 [2020-10-09]. Bibcode:1973PThPh..49..652K. doi:10.1143/PTP.49.652. （原始內容存檔於2008-12-24）.

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[WM-4] 4.0 ^4.1 物理學名詞審定委員會．物理學名詞 [S/OL]．全國科學技術名詞審定委員會,公布. 3版．北京：科學出版社, 2019: 374. 科學文庫.

[yahoo-6] 粒子物理規則快打破了？. Yahoo! 新聞. 2022-12-09 [2022-12-10]. （原始內容存檔於2022-12-14）（中文（繁體））.

[Griffiths2008-8] 6.0 ^6.1 Griffiths, David J., Introduction to Elementary Particles 2nd revised, WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-40601-2

[9] H. Harari. A new quark model for hadrons. Physics Letters B. 1975, 57 (3): 265. Bibcode:1975PhLB...57..265H. doi:10.1016/0370-2693(75)90072-6.

[10] K.W. Staley. The Evidence for the Top Quark. Cambridge University Press. 2004: 31–33. ISBN 978-0-521-82710-2.

[11] L.M. Lederman. Logbook: Bottom Quark. Symmetry Magazine. 2005, 2 (8). （原始內容存檔於2006-10-04）.

[12] S.W. Herb; et al. Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters. 1977, 39 (5): 252. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252.

[13] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi. [2017-07-07]. （原始內容存檔於2017-12-07）.

[14] 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa. [2017-07-07]. （原始內容存檔於2017-12-07）.

[15] Zielinski, Lynne. Physics Folklore. Fermilab Education Office. Fermilab. （原始內容存檔於2010-05-27）.

[16] Nave, C. R. Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction. HyperPhylsics. [2017-07-07]. （原始內容存檔於2017-07-09）.

[註 1]

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[註 2]

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[8]

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