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Topquark
Top-Quark
KompositionElementarteilchen
GenerationDritte
Wechselwirkungskräftestark, schwach, elektromagnetische Kraft, Erdanziehungskraft
Symbolt
AntiteilchenTop-Antiquark ()
EntdecktCDF-Detektor (1973)
Masse172,9±1,5 GeV/c²
Läuft ab bis(Bottom-Quark oder seltsames Quark oder Down-Quark) W-Boson
Elektrische Ladung ⅔ e
Spinne½
EIN Proton und ein Antiproton kollidieren und bilden ein Top-Quark und ein Anti-Top-Quark, die sich schnell auflösen

EIN Top-Quark ist einer von sechs Quarks in dem Standardmodell der Teilchenphysik. Das Top-Quark ist a oben-Typ Quark und hat eine Ladung von 2/3 mal elementarladung. Er, zusammen mit dem Bottom-Quark Quarks der dritten Generation. Das Top-Quark ist wie alle anderen Quarks a fermion und hat ein Spinne ab 1/2. Das Antiteilchen des Top-Quarks ist das Antitop-Quark, oder auch Top-Antiquark.

Das Top-Quark zeichnet sich dadurch aus, dass seine Masse um ein Vielfaches größer ist als die der anderen fünf Quarks. Das Top-Quark hat eine Masse von 172.9卤1.5GeV/c2[1] Damit ist es etwa 35-mal schwerer als das Bottom-Quark, das zweitschwerste Quark. Das Top-Quark ist auch etwa 170-mal so schwer wie es Proton. Als Ergebnis ist die Lebensdauer eines Top-Quarks sehr kurz, 10−25 Sekunden.[1] Dies führt dazu, dass das Top-Quark zerfällt, bevor es die Möglichkeit hat, Hadronen oder Mesonen bildet, wie bei den anderen fünf Quarks, gebundene Zustände mehrerer Quarks. Das Top-Quark kommt in der Natur nicht vor und kann nur in hergestellt werden Teilchenbeschleuniger.

Die Existenz des Top-Quarks wurde bereits 1973 von . vorhergesagt Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa zu erklären, dass ein Verstoß gegen die CP-Symmetrie ist im Niedergang kaonen.[2] Endlich das Top-Quark in 1995 entdeckt mit dem CDF-Detektor[3] und dann die D0-Detektor[4] auf Fermilab. Kobayashi und Maskawa erhielten 2008 die Nobelpreis für Physik zur Vorhersage der Existenz von Bottom- und Top-Quarks. Der Name Top-Quark hat seinen Ursprung in einem Artikel von Hariri.[5][6]

Herstellung von Top-Quarks

Top-Quarks können paarweise hergestellt werden, wodurch ein Top-Quark und ein Anti-Top-Quark entstehen. Dies geschieht mittels der starke Interaktion, bei welchem Gluonen und/oder leichtere Quarks mit ausreichender Energie interagieren, um ein Top-Quark-Paar zu erzeugen. Eine andere, weniger verbreitete Möglichkeit besteht darin, lose um (Anti-)Top-Quarks herzustellen, ohne die gleiche Kollision Antiteilchen zu machen. Diese letzte Möglichkeit ist Single-Top-Produktion benannt und entsteht aus dem schwache Wechselwirkung. Im Jahr 2006 hat es geliefert D0-Versuch der erste experimentelle Beweis für seine Existenz.

Zerfall von Top-Quarks

Nach der kurzen Lebensdauer zerfällt das Top-Quark in ein Bottom-Quark und in 99,9 % der Fälle W-Boson, durch die schwache Wechselwirkung.[1] Die restlichen 0,1% werden durch den Zerfall zu a . gebildet Strange-Quark oder ein Down-Quark, in Kombination mit a W-Boson.