Mostra la font per a Quark b

{{Infotaula partícules
| nom = Quark b
| simbol = {{SF|fons quark}}
| composicio = [[Partícula elemental]]
| estadistica = [[Fermió]]
| grup = [[Quark]]
| generacio = Tercera
| interaccio = [[Força dèbil|Interacció dèbil]], [[Força forta|forta]], [[força electromagnètica|electromagnètica]] i [[gravetat|gravitatòria]]
| antiparticula = Antiquark b {{SF|fons antiquark}}
| status = Descoberta
| teoritzada = [[Makoto Kobayashi|M. Kobayashi]] i [[Toshihide Maskawa|T. Maskawa]]
| descoberta = [[Leon M. Lederman]]<ref name="FermiPress1977">{{ref-web|data= 7 agost 1997 |títol=Discoveries at Fermilab - Discovery of the Bottom Quark
 |url=http://www.fnal.gov/pub/inquiring/physics/discoveries/bottom_quark_pr.html
 |editor=Fermilab}}</ref>
| massa = {{val|4.19|+0.18|-0.06}}&nbsp;GeV/c² ([[Esquema MS]])<ref name="PDG2011">{{ref-web|autor=K. Nakamura ''et al.'' (Particle Data Group) |url=http://pdg.lbl.gov/2011/tables/rpp2011-sum-quarks.pdf
 |títol=PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'
 |editor=Particle Data Group
 |any=2011}}</ref><br>
{{val|4.67|+0.18|-0.06}}&nbsp;GeV/c² ([[Esquema 1S]])<ref name="PDG2011"/>
| carrega_electrica = −{{frac|1|3}} [[Càrrega elemental|e]]
| polaritzacio_magnetica = 
 |color_charge = Blau, verd o vermell
| espin = {{frac|1|2}}
| isospin_debil = {{nowrap| [[Quiralitat (partícules)|LH]]: −{{frac|1|2}}, [[Quiralitat (partícules)|RH]]: 0}}
| hipercarrega_debil = {{nowrap| [[Quiralitat (partícules)|LH]]: {{frac|1|3}}, [[Quiralitat (partícules)|RH]]: −{{frac|2|3}}}}
}}
El '''quark ''b''''', també anomenat '''quark fons o quark bellesa''' (del seu nom anglès ''bottom'' o ''beauty''), és un [[quark]] de la [[Generació (física de partícules)|tercera generació]] amb una [[càrrega elèctrica elemental]] de –⅓''e'', essent ''e'' la càrrega elemental 1,602 ×&nbsp;10<sup>–19</sup> C. Malgrat que la [[cromodinàmica quàntica]] descriu tots els quarks de manera similar, el quark ''b'' té una massa força gran, al voltant de 4,18 [[Electró volt|GeV]]/c²,<ref name="PDG2011"/> una mica més de quatre vegades la massa d'un [[protó]] (0,938 [[Electró volt|GeV]]/c²). Per altra banda, com els [[Electró|electrons]] i la resta de quarks, se suposa que és una partícula puntual, això és, no té volum. L'[[espín]] del quark ''b'' val ½, el [[nombre bariònic]] ⅓ i el nombre quàntic [[Bellesa (física)|bellesa]] ''B'' = –1. Els seus nombres quàntics [[Estranyesa (física)|estranyesa]] ''S'', [[Encant (física)|encant]] ''C'' i [[Veritat (física)|veritat]] ''T'' valen zero. Com la resta de quarks no existeix aïllat, ni se'l pot aïllar, i es presenta combinat amb d'altres, formant [[Mesó|mesons]] de dos quarks i [[Barió|barions]] de tres quarks.
[[Fitxer:Quark structure bottomonium.png|esquerra|miniatura|Estructura del [[mesó ípsilon]] constituïda per un quark b i un antiquark b, <math>b\bar{b}</math>]]

== Història ==
El quark ''b'' fou predit teòricament el [[1973]] amb els treballs dels físics japonesos [[Makoto Kobayashi]] (1944) i [[Toshihide Maskawa]] (1940-2021) per tal d'explicar la [[violació CP]] o violació de la conjugació de càrrega i de la paritat.<ref name="KM">{{ref-publicació
 |autor=M. Kobayashi, T. Maskawa
 |títol=CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction
 |url=http://ptp.ipap.jp/link?PTP/49/652/pdf
 |publicació=Progress of Theoretical Physics
 |volum=49
 |exemplar=2
 |pàgines=652–657
 |any=1973
 |doi=10.1143/PTP.49.652
 |bibcode=1973PThPh..49..652K
 |consulta=2011-11-01
 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20081224002548/http://ptp.ipap.jp/link?PTP%2F49%2F652%2Fpdf
 |arxiudata=2008-12-24
 }}</ref> La [[simetria CP]] es basa en la combinació de la [[simetria C]] i la [[simetria P]]. La primera afirma que les lleis de la física serien les mateixes si s'intercanvien les partícules amb les [[Antipartícula|antipartícules]]. La simetria P afirma que les lleis de la física romandrien inalterades sota inversions especulars, és a dir, l'univers es comportaria igual que la seva imatge en un mirall. La [[interacció forta]], la [[gravetat]] i l'[[electromagnetisme]] satisfan la simetria CP, però no així la [[Interacció dèbil|interacció feble]], la qual cosa es manifesta en certes desintegracions radioactives. Per exemple, les desintegracions dels [[Mesó|mesons]] <math>B_0</math> i <math>\bar{B}_0</math>, un de matèria format pels quarks <math>b\bar{d}</math> i l'altre d'antimatèria, amb els quarks <math>\bar{b}d</math>, són:

<math display="block">B_0 \longrightarrow K^+ + \pi^-, \quad 
B_0 \longrightarrow \pi^+ + \pi^-</math><math display="block">\bar{B}_0 \longrightarrow K^- + \pi^+, \quad 
\bar{B}_0 \longrightarrow \pi^- + \pi^-</math>

Els percentatges d'ambdós canals de desintegració haurien de ser idèntics si matèria i antimatèria es comportassin exactament igual segons la simetria CP. Però s'observa una petita diferència que fa que sigui una violació d'aquesta simetria. La raó és que aquests mesons tenen quarks ''b''.<ref>{{Ref-publicació|article=Antimateria. El reverso de la materia|url=http://dx.doi.org/10.18562/fdlc0093|publicació=Fronteras de la Ciencia|data=2019|issn=2565-1021|pàgines=48–55|volum=6|doi=10.18562/fdlc0093|nom=Beatriz|cognom=Gato Rivera}}</ref>

La violació CP havia estat descoberta el [[1964]] pels físics estatunidencs [[James Cronin]] (1931-2016) i [[Val Logsdon Fitch|Val Fitch]] (1923-2015), els quals foren guardonats el [[Premi Nobel]] per aquest descobriment el [[1980]]. Finalment, el quark ''b'' fou descobert el [[1977]] al [[Fermilab]] per l'equip dirigit pel físic estatunidenc [[Leon Max Lederman]] (1922-2018), quan observà que les col·lisions de protons contra [[Nucli atòmic|nuclis atòmics]] de [[coure]] i de [[platí]] produïen ''bottomonium'' o [[mesó ípsilon]].<ref name="FermiPress1977" /><ref>
{{ref-publicació|autor=L.M. Lederman
 |any=2005
 |url=http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000195
 |títol=Logbook: Bottom Quark
 |publicació=Symmetry Magazine
 |volum=2 |exemplar=8 |pàgines=
}}</ref><ref>{{Ref-publicació|article=Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.39.252|publicació=Physical Review Letters|data=1977-08-01|issn=0031-9007|pàgines=252–255|volum=39|exemplar=5|doi=10.1103/PhysRevLett.39.252|llengua=en|nom=S. W.|cognom=Herb|nom2=D. C.|cognom2=Hom|nom3=L. M.|cognom3=Lederman|nom4=J. C.|cognom4=Sens|nom5=H. D.|cognom5=Snyder|bibcode=1977PhRvL..39..252H}}</ref> Aquest mesó es desintegrà seguidament en un [[muó]] positiu i un de negatiu:<ref>{{Ref-publicació|url=http://dx.doi.org/10.1146/nucl.1985.35.issue-1|publicació=Annual Review of Nuclear and Particle Science|data=1985-12|issn=0163-8998|volum=35|exemplar=1|doi=10.1146/nucl.1985.35.issue-1}}</ref>

<math display="block">p + N \longrightarrow \Upsilon + X, \quad
\Upsilon \longrightarrow \mu^+ + \mu^-</math>

Kobayashi i Maskawa guanyaren el [[Premi Nobel de Física]] del 2008 per la seva explicació de la violació CP.<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/kobayashi-lecture.html 2008 Physics Nobel Prize lecture by Makoto Kobayashi]</ref><ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/maskawa-lecture.html 2008 Physics Nobel Prize lecture by Toshihide Maskawa]</ref>

Inicialment, alguns físics anomenaren aquest nou quark ''beauty ‘''bellesa’, símbol ''b''. El nom de ''bottom'' ‘fons’ fou introduït el [[1975]] pel [[Física teòrica|físic teòric]] [[Israel|israelià]] [[Haim Harari]] (1940) mantenint la primera lletra i pel fet que, en un diagrama on classificà els quarks, apareixia a la part inferior.<ref>
{{Ref-publicació|article=A new quark model for hadrons|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0370269375900726|publicació=Physics Letters B|data=1975-07-07|issn=0370-2693|pàgines=265–269|volum=57|exemplar=3|doi=10.1016/0370-2693(75)90072-6|nom=H.|cognom=Harari|bibcode=1975PhLB...57..265H}}</ref><ref>
{{ref-llibre|títol=The Evidence for the Top Quark|pàgines=31–33|isbn=9780521827102|editorial=[[Cambridge University Press]]|url=http://books.google.cat/?id=K7z2oUBzB_wC|cognom=Staley|nom=K.W.|llengua=en|data=2004}}</ref>

== Propietats ==
El quark ''b'' és el segon més massiu (4,18 [[Electró volt|GeV]]/c²) dels quarks, només superat pel quark ''t'' (172,69 [[Electró volt|GeV]]/c²), una massa força gran, una poc més de quatre vegades la massa d'un [[protó]] (0,938 [[Electró volt|GeV]]/c²). Té una [[càrrega elèctrica elemental]] de –⅓''e'', essent ''e'' la càrrega elemental 1,602 ×&nbsp;10<sup>–19</sup> C, igual que els quarks ''d'' i ''s''. Com els [[Electró|electrons]] i la resta de quarks, se suposa que és una partícula puntual, això és, no té volum. L'[[espín]] del quark ''b'' val ½, l'[[isoespín]] 0, el [[nombre bariònic]] ⅓ i el nombre quàntic [[Bellesa (física)|bellesa]] ''B'' = –1. Els seus nombres quàntics [[Estranyesa (física)|estranyesa]] ''S'', [[Encant (física)|encant]] ''C'' i [[Veritat (física)|veritat]] ''T'' valen zero. Com la resta de quarks no existeix aïllat, ni se'l pot aïllar, i es presenta combinat amb d'altres, formant [[Mesó|mesons]] de dos quarks i [[Barió|barions]] de tres quarks. Les propietats del quark ''b'' figuren a la següent taula i es comparen amb les dels altres quarks.<ref name=:1/>
{| class=wikitable style="text-align:center" ;
!Nom
!Símbol
![[Espín]]
!Component de l'[[isoespín]], I₃
![[Càrrega elèctrica]] (''[[Càrrega elèctrica elemental|e]]'')
![[Nombre bariònic]]
![[Estranyesa (física)|Estranyesa]], S
![[Encant (física)|Encant]], C
![[Bellesa (física)|Bellesa]], B
![[Veritat (física)|Veritat]], T
!Massa (GeV/c²)
|-
|[[Quark u]]
|u
|1/2
| +1/2
| +2/3
|1/3
|0
|0
|0
|0
|0,002 16
|-
|[[Quark d]]
|d
|1/2
|–1/2
| –1/3
|1/3
|0
|0
|0
|0
|0,004 67
|-
|[[Quark s]]
|s
|1/2
|0
| –1/3
|1/3
| –1
|0
|0
|0
|0,0934
|-
|[[Quark c]]
|c
|1/2
|0
| +2/3
|1/3
|0
| +1
|0
|0
|1,27
|-
|Quark b
|b
|1/2
|0
| –1/3
|1/3
|0
|0
| –1
|0
|4,18
|-
|[[Quark t]]
|t
|1/2
|0
| +2/3
|1/3
|0
|0
|0
| +1
|172,69
|}

L'[[antipartícula]] del quark ''b'' és l'[[antiquark b|antiquark ''b'']], que només es diferencia perquè algunes de les seves propietats són d'igual magnitud, però de signe oposat: així la [[càrrega elèctrica]] que el quark ''b'' la té de –⅓''e'' i l'antiquark ''b'' de +⅓''e'', el [[nombre bariònic]] de l'antiquark ''b'' és –⅓ i el nombre quàntic bellesa –1.<ref>{{Ref-llibre|cognom=Serway|nom=R.A.|títol=College Physics|data=2011|editorial=Cengage Learning|isbn=9781133172031|nom2=C.|cognom2=Vuille|url=https://www.google.cat/books/edition/College_Physics/MSYJAAAAQBAJ?hl=ca&gbpv=0}}</ref>

== Desintegracions ==
El quark ''b'' pot desintegrar-se o bé en un [[quark u|quark ''u'']] o en un [[quark c|quark ''c'']] (majoritària) mitjançant la [[interacció feble]]. Ambdues desintegracions tenen una vida mitjana d'uns 10<sup>–12</sup> s, superior a la dels [[Quark c|quarks ''c'']] (~10<sup>–13</sup> s), però inferior a la dels [[Quark s|quarks ''s'']] (de ~10<sup>–10</sup> a ~10<sup>–8</sup> s). La reacció és:<ref name=:0/><math display="block">b \longrightarrow c + W^-, \quad W^- \longrightarrow e^- + \bar{\nu}_e</math>
[[Fitxer:KEK Belle II detector P9024812.jpg|miniatura|El detector de l'experiment Belle.]]
El bosó <math>W^-</math> és un bosó virtual, que només existeixen dins del marc de temps permès pel [[principi d'incertesa de Heisenberg]]. El <math>W^-</math> decau en un [[electró]] i un [[antineutrí electrònic]], en un [[muó]] i un antineutrí muònic, en un [[tauó]] i un antineutrí tauònic, en un [[quark d|quark ''d'']] i un [[antiquark u|antiquark ''u'']], o en un [[quark s|quark ''s'']] i un [[antiquark c|antiquark ''c'']].<ref name=:0>{{Ref-web|títol=Decay Paths for Quarks|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Particles/qrkdec.html#c1|consulta=2023-06-01|editor=Georgia State University|nom=R.|cognom=Nave|obra=Hyperphysics}}</ref>

== Producte de desintegracions ==
La desintegració d'un [[quark t|quark ''t'']] dona un quark ''b'' i un [[Bosons W i Z|bosó <math>W^+</math>]]:<ref name=:0/>

<math display="block">t \longrightarrow b + W^+</math>

Atès que la tercera generació de quarks és necessària a causa de la [[violació CP]], els [[Mesó B|mesons]] que contenen el quark ''b'' són les [[Partícula elemental|partícules]] més fàcils d'usar per a investigar aquest fenomen; en aquest sentit, es duen a terme els experiments [[BaBar]] al Laboratori Nacional de l'Accelerador de Stanford (SLAC) i el japonès [[Belle (experiment)|Belle]] del [[KEK]].<ref>{{Ref-publicació|article=The Physics of the B Factories|url=http://link.springer.com/10.1140/epjc/s10052-014-3026-9|publicació=The European Physical Journal C|data=2014-11|issn=1434-6044|volum=74|exemplar=11|doi=10.1140/epjc/s10052-014-3026-9|llengua=en|nom=A. J.|cognom=Bevan|nom2=B.|cognom2=Golob|nom3=Th.|cognom3=Mannel|nom4=S.|cognom4=Prell|nom5=B. D.|cognom5=Yabsley}}</ref>

Per altra banda, segons el [[Model estàndard de física de partícules|model estàndard]], el [[bosó de Higgs]] (relacionat amb el [[trencament espontani de simetria]], que és el mecanisme mitjançant el qual les partícules adquireixen [[massa]]) s'ha de desintegrar en un 60 % dels casos en un [[mesó ípsilon]], format per una parella de quark ''b'' i antiquark ''b''. El 2018 l'[[ATLAS|experiment ATLAS]] del [[CERN]] observà per primera vegada aquesta desintegració, sis anys després del descobriment del bosó de Higgs. Aquesta desintegració se simbolitza:<ref>{{Ref-publicació|article=Observation of H→bb¯ decays and VH production with the ATLAS detector|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269318307056|publicació=Physics Letters B|data=2018-11-10|issn=0370-2693|pàgines=59–86|volum=786|doi=10.1016/j.physletb.2018.09.013|llengua=en|nom=M.|cognom=Aaboud|nom2=G.|cognom2=Aad|nom3=B.|cognom3=Abbott|nom4=O.|cognom4=Abdinov|nom5=B.|cognom5=Abeloos}}</ref>

<math display="block">H \longrightarrow b\bar{b}</math>

== Mesons i barions amb quarks b ==
[[Fitxer:Pentaquark-Feynman.svg|miniatura|[[Diagrama de Feynman]] de la desintegració que donà lloc a un [[pentaquark]] al [[CERN]].]]
A més del [[mesó ípsilon]] <math>\Upsilon</math> constituït per un quark ''b'' i un antiquark ''b'' (<math>b\bar{b}</math>), el quark ''b'' i l'antiquark ''b'' són presents en una classe de partícules subatòmiques anomenades [[Mesó B|mesons B]], que estan compostes per un quark ''b'' o un antiquark ''b'' juntament amb un quark lleuger (''u'', ''d'' o ''s'') o un antiquark lleuger, o antiquarks lleugers, juntament amb el quark ''b'' o l'antiquark ''b''. Alguns exemples dels mesons B més coneguts: B<sup>0</sup> (<math>b\bar{d}</math>), B<sup>+</sup> (<math>b\bar{u}</math>), B<sup>–</sup> (<math>\bar{b}d</math>), B<sub>s</sub> (<math>b\bar{s}</math>), B<sub>c</sub> (<math>bc, \, b\bar{c}</math>).<ref>{{Ref-web|títol=Table of mesons|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/meson.html|consulta=2023-06-02|editor=Georgia State University|nom=R.|cognom=Nave|obra=Hyperphysics}}</ref>

També hi ha [[Barió|barions]], que estan composts per tres quarks, que contenen el quark ''b'', són els barions B. Els més destacats són: <math>\Lambda_b^0</math> (<math>udb</math>), <math>\Xi_b^0</math> (<math>usb</math>), <math>\Xi_b^-</math> (<math>dsb</math>) i <math>\Omega_b^-</math> (<math>ssb</math>).<ref name=":1">{{Ref-publicació|article=Review of Particle Physics|url=http://dx.doi.org/10.1093/ptep/ptac097|publicació=Progress of Theoretical and Experimental Physics|data=2022-08|issn=2050-3911|volum=2022|exemplar=8|doi=10.1093/ptep/ptac097|nom=R L|cognom=Workman|nom2=V D|cognom2=Burkert|nom3=V|cognom3=Crede|nom4=E|cognom4=Klempt|nom5=U|cognom5=Thoma}}</ref> Al [[Organització Europea per a la Recerca Nuclear|CERN]] el 2015 es realitzà un experiment de desintegració de barions <math>\Lambda_b^0</math> on s'aconseguí observar el [[pentaquark]] <math>P_c^+</math>, un barió format per cinc quarks i antiquarks, en concret <math>u\bar{c}cud</math>, que se suposa que és una «molècula» formada per un mesó <math>u\bar{c}</math> i un barió <math>cud</math>.<ref>{{Ref-publicació|article=Observation of <math>J/\psi_p</math> Resonances Consistent with Pentaquark States in <math>\Lambda_{b}^{0} \rightarrow J / \psi K^{-} p</math> Decays|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.115.072001|publicació=Physical Review Letters|data=2015-08-12|pàgines=072001|volum=115|exemplar=7|doi=10.1103/PhysRevLett.115.072001|cognom=LHCb Collaboration|nom2=R.|cognom2=Aaij|nom3=B.|cognom3=Adeva|nom4=M.|cognom4=Adinolfi|nom5=A.|cognom5=Affolder}}</ref>

== Vegeu també ==
* [[Model de quarks]].

== Referències ==
{{referències}}

{{partícules}}
{{Autoritat}}

{{ORDENA:Quark B}}
[[Categoria:Quarks|B]]