Do opisu cząstek
i ich rozpadów, które poznano do końca lat 60-tych, wystarczały cztery
leptony: ,
oraz trzy kwarki: (u, d) i (s).
Niektóre doświadczenia dotyczące rozpadów (rządzonych przez
oddziaływania słabe) sugerowały, że do pełnej symetrii modelu potrzebny
jest czwarty
kwark. Zachodziły bowiem reakcje, w
których obserwowano przemiany
Brakowało natomiast
przemiany:
Przypuszczano, że czwarty kwark musi być cięższy od kwarku s i nieść jeszcze jedną
liczbę kwantową (podobnie jak kwark s „niesie”
dziwność). Liczbę tą nazwano powabem (od
ang. charm) i oznaczono C.
Kwark
powabny
oznaczono
literką
c .
Pierwszą odkrytą cząstką, która zawierała kwark powabny był mezon oznaczony symbolem J/psi, który odkryły w 1974 roku dwa niezależne zespoły w SLAC oraz Brookhaven. W SLAC wyprodukowano ten mezon anihilując ze sobą elektrony i pozytony. Rejestrowano przy tym rozpad tej cząstki na hadrony. W Brookhaven natomiast mezon ten wyprodukowano przy pomocy hadronów i rejestrowano jego rozpad na elektron i pozyton.
Rys. 1. Produkcja mezonu J/psi
w
SLAC.
Rys.2. Produkcja mezonu J/psi
w
Brookhaven.
Odkrycie czwartego kwarku zmusiło do rozszerzenia trypletu kwarkowego na kwartet. Cała dotychczasowa klasyfikacja hadronów uległa zatem rozszerzeniu o nowe rodziny mezonów i barionów, które zawierały jeden, dwa lub trzy kwarki powabne. Potwierdzenie istnienia czwartego kwarka oraz symetrii kwarkowo - leptonowej utwierdziło przekonanie o bardzo bliskim pokrewieństwie kwarków oraz leptonów, które stanowią najbardziej elementarne składniki materii.
W
1975 roku w Stanford odkryto kolejny, ciężki lepton o masie około 2 GeV i ładunku elektrycznym Q = -1 .
Lepton
ten
otrzymał
nazwę
taon.
Wkrótce
znaleziono
także odpowiadające mu neutrino.
Dla
symetrii
kwarkowo
–
leptonowej,
obok
trzeciej generacji
leptonów, należało spodziewać się trzeciej generacji kwarków. Po ich
odkryciu
oznaczono je literami t ( od ang. top) oraz b (od ang.
bottom).
Pod
koniec lat
70-tych znaleziono pierwsze mezony z kwarkiem b.
Masy odkrytych mezonów pozwoliły określić masę kwarku b na około 4.8
GeV.
W drugiej połowie
lat 80-tych
odkryto pierwsze
hadrony, które zawierały kwark t.
Na
podstawie
mas
tych
hadronów
ustalono,
że masa kwarku t wynosi ponad 150
GeV.
Symetria kwarkowo-leptonowa wygląda zatem następująco:
I
generacja |
II
generacja |
III
generacja |
Ładunek
elektryczny |
|
KWARKI |
u |
c |
t |
+2/3 |
d |
s |
b |
-1/3 |
|
LEPTONY |
-1 |
|||
0 |