In der Highschool-Physik habe ich gelernt, dass es lange gedauert hat, bis das Top-Quark entdeckt wurde. Einer der Gründe, die in meinem Buch angegeben wurden, war, dass das Top-Quark eine große Masse hat, viel größer als die anderen 5 Quarks, und es einfach keinen Teilchenbeschleuniger gab, der stark genug war, um große Energien zu erzeugen.
Meine Zweifel:
Stoßen in einem solchen Experiment Hochgeschwindigkeitsteilchen einfach zusammen und es wird nur Energie abgegeben, die in Masse umgewandelt werden kann? Werden so Quarks produziert?
Soweit ich verstehen kann, wird bei einer Teilchenkollision große Energie erzeugt und diese in Masse umgewandelt, dh in diesem Fall in ein Top-Quark. Ich habe jedoch auch gelernt, dass einzelne Quarks nicht existieren können und sich Hadronen bilden ... also wie kamen Wissenschaftler zu einem einzelnen Quark?
Wenn das Top-Quark aus Energie entstanden ist, muss das bedeuten, dass eine „Paarproduktion“ stattgefunden hat und auch ein Anti-Top-Quark entstehen soll. Muss die Kollision also Energie erzeugen, die der Masse zweier Top-Quarks entspricht?
Zu deiner Frage 1, sieh dir meine Antwort auf Umwandlung von Masse und Energie an . Vielleicht möchten Sie sich auch Was verhindert, dass sich Masse in Energie verwandelt? , was verwandt ist. Diese geben eine grundlegende Beschreibung, wie die Bewegungsenergie in Materieteilchen wie Top-Quarks umgewandelt werden kann.
Zu Frage 2 und 3: Die Entdeckung des Top-Quarks erfolgte 1995 am Tevatron. Top-Antitop-Paare wurden erzeugt und anhand ihrer Zerfallsprodukte identifiziert. Dazu gibt es hier einen schönen Artikel .
Sie haben Recht, dass die doppelte Energie eines Top-Quarks benötigt wird, da Sie sowohl ein Top als auch ein Antitop erzeugen müssen. Die Kollisionsenergie im Tevatron betrug 1,8 TeV. Das Tevatron kollidierte jedoch mit Protonen und Antiprotonen, und die eigentlichen Kollisionen finden zwischen den Quarks und Antiquarks statt, aus denen das Proton besteht. Jedes einzelne Quark hat nur einen Bruchteil der Gesamtenergie des Protons, daher muss die Kollisionsenergie deutlich über den etwa 350 GeV liegen, die zur Bildung eines Top-Antitop-Paares erforderlich sind. Aus diesem Grund war ein so hochenergetischer Collider erforderlich.
Kyle Oman