B-мезон

B-мезоны — мезоны, состоящие из b-антикварка и верхнего (${\displaystyle \mathrm {B^{+}} }$), нижнего (${\displaystyle \mathrm {B^{0}} }$), странного (${\displaystyle \mathrm {B_{s}^{0}} }$) или очарованного (${\displaystyle \mathrm {B_{c}^{+}} }$) кварка.

Сочетание b-антикварка и t-кварка (${\displaystyle \mathrm {t{\bar {b}}} }$) считается невозможным из-за короткого времени жизни t-кварка^[1]. Сочетание b-антикварка и b-кварка (${\displaystyle \mathrm {b{\bar {b}}} }$) является не B-мезоном, а боттомонием.

Каждый B-мезон имеет античастицы, которые состоят из b-кварка и верхнего (${\displaystyle \mathrm {B^{-}} }$), нижнего (${\displaystyle \mathrm {{\bar {B}}^{0}} }$), странного (${\displaystyle \mathrm {{\bar {B}}_{s}^{0}} }$) или очарованного (${\displaystyle \mathrm {B_{c}^{-}} }$) антикварков, соответственно.

Впервые B-мезоны были обнаружены в 1983 году на детекторе CLEO.

Характеристики

B-мезоны

Частица	Символ	Анти- частица	Кварковый состав	Заряд	Изоспин (I)	Спин и чётность (JP)	Энергия покоя (МэВ/c²)	S	C	B'	Время жизни (с)	Основная мода распада
B-мезон	${\displaystyle \mathrm {B^{+}} }$	${\displaystyle \mathrm {B^{-}} }$	${\displaystyle \mathrm {u{\bar {b}}} }$	+1	1⁄2	0−	5279,15 ± 0,31	0	0	+1	(1,638 ± 0,011)⋅10−12	См. B± моды распада
Нейтральный B-мезон	${\displaystyle \mathrm {B^{0}} }$	${\displaystyle \mathrm {{\bar {B}}^{0}} }$	${\displaystyle \mathrm {d{\bar {b}}} }$	0	1⁄2	0−	5279,53 ± 0,33	0	0	+1	(1,530 ± 0,009)⋅10−12	См. B0 моды распада
Странный B-мезон	${\displaystyle \mathrm {B_{s}^{0}} }$	${\displaystyle \mathrm {{\bar {B}}_{s}^{0}} }$	${\displaystyle \mathrm {s{\bar {b}}} }$	0	0	0−	5366,3 ± 0,6	−1	0	+1	(1,470+0,027 −0,026)⋅10−12	См. B0 s моды распада
Очарованный B-мезон	${\displaystyle \mathrm {B_{c}^{+}} }$	${\displaystyle \mathrm {B_{c}^{-}} }$	${\displaystyle \mathrm {c{\bar {b}}} }$	+1	0	0−	6276 ± 4	0	+1	+1	(0,46 ± 0,07)⋅10−12	См. B± c моды распада

B-мезон-антимезонные осцилляции

Основная статья: B-мезон-антимезонные осцилляции

Нейтральные B-мезоны, B⁰ и B0
s, могут спонтанно превращаться в свои античастицы и наоборот. Это явление называется осцилляцией ароматов^[англ.]. Существование осцилляции нейтральных B-мезонов является одним из основных предсказаний Стандартной модели элементарных частиц. Она была измерена в системе ${\displaystyle \mathrm {B^{0}-{\bar {B}}^{0}} }$ и составила около 0,496 пс^−1[2], а в системе ${\displaystyle \mathrm {B_{s}^{0}-{\bar {B}}_{s}^{0}} }$ — около Δm_s = 17,77 ± 0,10_стат. ± 0,07_сист. пс⁻¹. Измерения проводились в эксперименте CDF^[англ.] лаборатории Ферми^[3]. Первая оценка нижнего и верхнего пределов величины осцилляции для системы ${\displaystyle \mathrm {B_{s}^{0}-{\bar {B}}_{s}^{0}} }$ была проведена также лабораторией Ферми в ходе эксперимента D0^{[англ.][4]}.

25 сентября 2006 года лаборатория Ферми объявила о подтверждении ранее теоретически открытых B_s-мезонных осцилляций.^[5] По данным пресс-релиза лаборатории Ферми:

Это первое крупное открытие Run 2 продолжает традицию открытий лаборатории Ферми в физике элементарных частиц, где были открыты нижний (1977) и верхний (1995) кварки. Удивительно, но странное поведение B_s (произносится как «B Sub S»)-мезонов фактически предсказывается Стандартной моделью элементарных частиц и сил. Открытие этого колебательного поведения, таким образом, ещё раз подтверждает точность Стандартной модели…
Ранее на CDF учёные-физики измерили скорость переходов вещество-антивещество для B_s мезона, состоящего из тяжелого прелестного кварка, связанного со странным антикварком сильным ядерным взаимодействием. В настоящее время они достигли стандарта для открытий в области физики элементарных частиц, в котором вероятность ошибочных наблюдений должна быть доказано меньше, чем 5 к 10 млн. (5⁄10 000 000). Для результатов CDF эта вероятность ещё меньше, 8 к 100 млн. (8⁄100 000 000).

Рональд Котулак, пишущий для Chicago Tribune, назвал частицу «странной» и заявил, что мезон «может открыть дверь в новую эру физики» из-за его доказанного взаимодействия с «жуткой антиматерией»^[6].

14 мая 2010 года физики из Национальной ускорительной лаборатории Ферми сообщили, что для материи осцилляции затухают на 1 % чаще, чем для антиматерии, что может помочь объяснить превосходство вещества над антивеществом в наблюдаемой Вселенной^[7]. Тем не менее, результаты, полученные после обработки больших объёмов данных с детектора LHCb, не показали никаких существенных отклонений от Стандартной модели^{[8][нет в источнике]}.