비 중간자
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1. 개요
B 중간자는 바닥 쿼크와 다른 쿼크의 조합으로 이루어진 중간자이다. 1983년 발견된 B 중간자는 여러 종류로 나뉘며, B+, B0, B0s, B+c 등이 있다. 중성 B 중간자는 자신의 반입자로 변환되었다가 다시 돌아오는 맛깔 진동 현상을 보이며, 이는 표준 모형의 예측 중 하나이다. B 중간자의 희귀 붕괴는 표준 모형 밖의 물리 과정을 탐구하는 데 사용되며, LHCb 실험을 통해 다양한 희귀 붕괴가 관찰되었다.
비 중간자는 1983년 코넬 대학교의 클레오(CLEO) 공동연구 팀에 의해 입실론 중간자의 붕괴 과정에서 처음 발견되었다. 같은 해 스탠퍼드 선형 가속기 센터의 Mark II 공동연구에서는 이 입자의 평균 수명을 측정하였다.
B 중간자는 1983년 코넬 대학교의 클레오(CLEO) 공동연구 팀이 입실론 중간자의 붕괴물을 분석하여 처음 발견하였다.[1] 같은 해 스탠퍼드 선형 가속기 센터(SLAC)의 Mark II 공동연구에서는 이 입자들의 평균 수명을 측정하는 데 성공했다.[2]
2. 역사
2008년에는 벨 연구소의 한미일 공동 연구진이 일본의 전자-양전자 충돌가속기를 이용한 실험을 통해 중요한 사실을 발견했다. 이 실험에서 B-중간자의 물질과 반물질이 붕괴하는 과정에서 서로 다른 비대칭성을 보인다는 점이 확인되었다.
3. B 중간자 목록
B 중간자는 바닥 쿼크(b) 또는 바닥 반쿼크(b̅)와 다른 종류의 쿼크가 결합하여 만들어지는 중간자이다. 어떤 쿼크와 결합하는지, 그리고 전하, 아이소스핀, 스핀 및 패리티, 정지 질량, 기묘도, 매력, 바닥 쿼크수 등의 양자수에 따라 여러 종류로 나뉜다. 각 B 중간자는 고유한 평균 수명과 붕괴 모드를 가진다.
2008년에는 벨 연구소(Belle experiment)에서 활동하는 한국, 미국, 일본 공동 연구진이 일본의 KEK에 있는 전자-양전자 충돌 가속기(KEKB)를 이용하여 B 중간자의 물질과 반물질이 붕괴하는 과정을 관측하였다. 실험 결과, 물질 B 중간자와 반물질 B 중간자의 붕괴 과정에서 비대칭성이 나타나는 것을 확인하였다.[3] 이는 우주에 반물질보다 물질이 더 많이 존재하는 이유를 설명하는 CP 대칭성 깨짐 현상과 관련된 중요한 발견으로 평가된다.
B 중간자의 구체적인 종류와 각각의 물리적 특성은 아래 하위 섹션에서 자세히 다룬다.
3. 1. B 중간자의 종류
입자쿼크
구성전하 아이소스핀
(I)스핀 및 패리티
(JP)정지 질량
(MeV/c2)S C B' 평균 수명
(s)흔히 붕괴되는 것 전하를 띤
B 중간자B+ B− ub̅ +1 1/2 0− 5279.34 ± 0.12 0 0 +1 (1.638 ± 0.004) × 10−12 B± 붕괴 모드 중성
B 중간자B0 B̅0 db̅ 0 1/2 0− 5279.65 ± 0.12 0 0 +1 (1.519 ± 0.004) × 10−12 B0 붕괴 모드 기묘 B 중간자 B0s B̅0s sb̅ 0 0 0− 5366.88 ± 0.14 −1 0 +1 (1.515 ± 0.004) × 10−12 B0s 붕괴 모드 매력 B 중간자 B+c B−c cb̅ +1 0 0− 6274.9 ± 0.8 0 +1 +1 (0.510 ± 0.009) × 10−12 B±c 붕괴 모드