How big is T-kvarko?

La T-kvarko estas la plej peza konata elementa partiklo, laŭ la stato de 2026. Elementa partiklo ne konsistas el io pli malgranda, kiom eksperimentoj povas konstati. La grando de la T-kvarko ne estas mezurita, do la 1 joktometro montrita supre estas anstataŭa valoro, ne mezuro. Ĝi anstataŭas grandon multe pli malgrandan ol ĉio, kion eksperimento povas detekti.

Grando

Joktometro estas 10⁻²⁴ metroj, bilionono de bilionono de metro. Neniu eksperimento mezuris grandon de la T-kvarko, nek de iu alia kvarko. En ĉiu ĝisnuna testo kvarkoj kondutas kiel punktoj.

Fizikistoj serĉas la grandon de partiklo per pafado de aliaj partikloj kontraŭ ĝin kaj observado de tio, kiel ili resaltas. La eksperimento ZEUS studis koliziojn de elektronoj kun protonoj ĉe la akcelilo HERA, kaj ne vidis signon, ke la kvarkoj en la protonoj havas ian grandon. En 2016 la eksperimento ZEUS raportis, ke la radiuso de tiuj kvarkoj, se ili havas ĝin, devas esti malpli ol 4,3 × 10⁻¹⁹ metroj. Tio estas supra limo, ne grando, kaj ĝi venas de la kvarkoj en protonoj, ne de la T-kvarko.

Komparoj de grando

La supra limo por la diametro de la kvarkoj en protonoj, ĉirkaŭ 8,6 × 10⁻¹⁹ metroj, estas ĉirkaŭ 860 000 fojojn la grando en la esplorilo.
Protono, kun diametro de ĉirkaŭ 1,7 femtometroj (1,7 × 10⁻¹⁵ metroj), estas ĉirkaŭ 2 000 fojojn pli larĝa ol tiu supra limo por kvarko.
La 1 joktometro en la esplorilo estas ĉirkaŭ 60 miliardojn da fojoj pli granda ol la Plancka longo, 1,6 × 10⁻³⁵ metroj, la sekva pli malgranda objekto en la esplorilo.
Se 1 joktometro pligrandiĝus ĝis la dikeco de homa haro, ĉirkaŭ 0,1 milimetroj, protono havus diametron de ĉirkaŭ 170 kilometroj, kaj la haro estus ĉirkaŭ unu lumjaron dika.

La plej peza konata partiklo

La Particle Data Group, kiu kolektas la mezurojn de partikloj tra la mondo, donas la mason de la T-kvarko kiel 172,56 ± 0,31 GeV. Fizikistoj pri partikloj mezuras mason per tiuj energiaj unuoj, kaj GeV estas miliardo da elektronvoltoj. La maso de la T-kvarko estas proksima al tiu de tuta atomo de oro. La T-kvarko estas ĉirkaŭ 40 fojojn pli peza ol la B-kvarko, la plej peza el la aliaj kvarkoj.

Esti peza ne igas la T-kvarkon granda. Maso kaj grando estas apartaj ecoj, kaj neniu kvarko, peza aŭ malpeza, montris ian grandon en eksperimentoj.

Partiklo, kiu apenaŭ daŭras

Sciencistoj de la eksperimentoj CDF kaj DZero anoncis la malkovron de la T-kvarko la 2-an de marto 1995. Ili trovis ĝin ĉe la akcelilo Tevatron de Fermilab, kiu koliziigis protonojn kun antiprotonoj. Hodiaŭ la Granda Hadrona Koliziigilo ĉe CERN produktas T-kvarkojn en paroj, plejparte el kolizioj inter gluonoj, la partikloj, kiuj tenas kvarkojn kune.

T-kvarko disfalas dum malpli ol 10⁻²⁴ sekundoj en W-bozonon kaj B-kvarkon. Aliaj kvarkoj kuniĝas en pli grandajn partiklojn nomatajn hadronoj, kiel protonoj, sed tio daŭras plurajn fojojn 10⁻²⁴ sekundojn. La T-kvarko disfalas antaŭ ol ĝi povas kuniĝi kun aliaj kvarkoj. Ĝi vivas tro mallonge por esti rekte observata, do eksperimentoj identigas ĝin laŭ la partikloj, en kiujn ĝi disfalas.