トップクォーク

トップクォーク
トップクォークの関わる粒子衝突
組成	素粒子
粒子統計	フェルミ粒子
グループ	クォーク
世代	第三世代
相互作用	強い相互作用 弱い相互作用 電磁相互作用 重力相互作用
反粒子	反トップクォーク(t)
理論化	小林誠、益川敏英 (1973)
発見	CDFとDØの共同実験 (1995)
記号	t
質量	172.0±2.2 GeV/c2[1]
平均寿命	5×10−25 s
崩壊粒子	ボトムクォーク (99.8%) ストレンジクォーク (0.17%) ダウンクォーク (0.007%)
電荷	+2⁄3 e
カラー	持つ
スピン	1⁄2
トップネス	1
弱アイソスピン	LH: +1⁄2, RH: 0
弱超電荷	LH: +1⁄3, RH: +4⁄3
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トップクォーク（英: top quark、記号:t）は、素粒子標準模型における第三世代のクォークである。

概要

トップクォークは、+2/3 の電荷を持ち、質量は170 GeV 前後と推定されている。他のクォークよりもはるかに大きく、金原子とほぼ同じ質量である。また、ヒッグス粒子よりも重い。

1973年、小林誠と益川敏英によって、K中間子のCP対称性の破れを説明するために、第三世代の素粒子の存在が仮定された^[2]。1977年、フェルミ国立加速器研究所のE288実験によって、初めて第三世代に属するクォークであるボトムクォークが発見された。そこで、ボトムクォークと対になる同じ世代のクォークの存在が予測され、観測が期待された。そして、質量が非常に大きいため、存在が確実視されながらも観測できない状態が約20年が続いたのち、1994年に、トップクォークがフェルミ国立加速器研究所のCDF実験およびD0実験で発見された。この成果を受けて、小林誠と益川敏英は2008年にノーベル物理学賞を受賞した。

トップクォークは主に強い相互作用で他の粒子と相互作用するが、崩壊する場合は必ず弱い相互作用が関係し、ほぼ例外なく Wボソンとボトムクォークに崩壊する。標準理論によればトップクォークの寿命は 1×10⁻²⁵秒程度であり、強い相互作用が働く時間の 1⁄20 である。そのためトップクォークはハドロンを生成せずに崩壊することから、裸のクォークを観測するのに最も適している。

関連項目

• クォーク
• トップネス
• トップクォーク凝縮
• CKM行列

脚注