Из школьного курса физики я узнал, что открытие топ-кварка заняло много времени . Одна из причин, которая была указана в моей книге, заключалась в том, что топ-кварк имеет большую массу, намного большую, чем остальные 5 кварков, и просто не было достаточно мощного ускорителя частиц для получения больших энергий.
Мои сомнения:
Сталкиваются ли в таком эксперименте высокоскоростные частицы и просто выделяется энергия, которую можно преобразовать в массу? Так рождаются кварки?
Насколько я понимаю, при столкновении частиц выделяется большая энергия, которая преобразуется в массу, т. е. в данном случае в топ-кварк. Однако я также узнал, что отдельные кварки не могут существовать и образуются адроны... так как же ученые получили отдельный кварк?
Если топ-кварк образовался из энергии, это должно означать, что имело место «рождение пар», и предполагается также образование анти-топ-кварка. Итак, должно ли столкновение производить энергию, эквивалентную массе двух топ-кварков?
Что касается вашего вопроса 1, посмотрите мой ответ на Преобразование массы и энергии . Вы также можете посмотреть, что мешает массе превратиться в энергию? , что связано. Они дают базовое описание того, как энергия движения может превращаться в частицы материи, такие как топ-кварки.
По вопросам 2 и 3: открытие топ-кварка было сделано на Тэватроне в 1995 году. Пары топ-антитоп были созданы и идентифицированы по продуктам их распада. Здесь есть хорошая статья об этом .
Вы правы в том, что требуется вдвое больше энергии топ-кварка, потому что вы должны создать и волчок, и антитоп. Энергия столкновения в Тэватроне составила 1,8 ТэВ. Однако Тэватрон столкнулся с протонами и антипротонами, а настоящие столкновения происходят между кварками и антикварками, составляющими протон. Любой конкретный кварк обладает лишь частью полной энергии протона, поэтому энергия столкновения должна быть намного выше примерно 350 ГэВ, необходимых для создания пары топ-антитоп. Вот почему понадобился такой высокоэнергетический коллайдер.
Кайл Оман