Стра́нный кварк или s-кварк (происходит от названия квантового числа «странность», англ.strangeness[прим. 1]) — тип элементарных частиц, один из шести известных кварков. Третий по массе из всех лёгких кварков. Странные кварки входят в состав некоторых адронов. Адроны, содержащие странные кварки, называют странными частицами (это название исторически возникло до открытия s-кварков и отражало загадочное на тот момент свойство этой группы частиц, значительно превосходящих по времени жизни другие известные адроны). Странными частицами являются каоны (K), странные D-мезоны (D s), сигма-барионы (Σ) и ряд других.
Согласно IUPAP, символ s — это официальное обозначение для кварка, тогда как термин «странный» следует рассматривать только как мнемоническое обозначение[источник не указан 224 дня].
Хотя первая странная частица была открыта в 1947 году (каон), но существование самого странного кварка (а также верхних и нижних кварков) было постулировано только в 1964 году Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом, для объяснения схемы классификации адроноввосьмеричного пути. Первое свидетельство существования кварков было получено в 1968 году в экспериментах по глубоконеупругому рассеянию в Стэнфордском центре линейных ускорителей. Эти эксперименты подтвердили существование верхних и нижних кварков и, в более широком смысле, странных кварков, поскольку их наличие было необходимо для объяснения теории «восьмеричного пути».
На заре физики элементарных частиц (первая половина 20 века) адроны, такие как протоны, нейтроны и пионы, считались истинно элементарными, бесструктурными и неделимыми частицами. Однако позже были открыты новые адроны, и «зоопарк частиц» увеличился с нескольких частиц в начале 1930-х и 1940-х годов до нескольких десятков в 1950-х годах. Оказалось, что некоторые частицы живут намного дольше, чем другие; большинство частиц распадалось в результате сильного взаимодействия и имели время жизни около 10−23 секунды. Когда они распадались из-за слабых взаимодействий, их время жизни составляло около 10−10 секунд. Изучая эти распады, Мюррей Гелл-Манн (в 1953 г.)[3][4] и Кадзухико Нисидзима (Нисиджима) (в 1955 г.)[5] разработали концепцию странности (которую Нисидзима называл эта-зарядом в честь эта-мезонаη) для объяснения «странности» долгоживущих частиц. Формула Гелл-Манна — Нисидзимы — результат этих усилий, направленных на объяснение странных распадов.
Несмотря на их работу, отношения между каждой частицей и физическими основаниями странности оставались неясными. В 1961 году Гелл-Манн[6] и Ювал Нееман[7] независимо друг от друга предложили схему классификации адронов, названную «восьмеричным путем», также известную как симметрия ароматовSU(3), которая упорядочила адроны в изоспиновые мультиплеты. Физическая основа, лежащая в основе изоспина и странности, была объяснена только в 1964 году, когда Гелл-Манн[8] и Джордж Цвейг[9][10] независимо друг от друга предложили кварковую модель, которая в то время включала в себя только верхний, нижний и странный кварки[11]. Верхние и нижние кварки были носителями изоспина, а странный кварк — носителем странности. Хотя кварковая модель объясняла восьмеричный путь, никаких прямых доказательств существования кварков до экспериментов 1968 года в Стэнфордском центре линейных ускорителей не было найдено[12][13]. Эксперименты по глубоко неупругому рассеянию показали, что протоны имеют субструктуру и что модель протона, состоящего из трёх более фундаментальных частиц, согласуется с данными (тем самым подтверждая кварковую модель)[14].
η- и η'-мезоны без ароматов являются линейными комбинациями нескольких кварк-антикварковых пар, включая пару из странных кварка и антикварка (таким образом, он является частицей со скрытой странностью);
φ-мезон без ароматов содержит только пару из странных кварка и антикварка (и, следовательно, тоже несёт скрытую странность);
странные барионы, известные как гипероны: Σ и Λ содержат по одному странному кварку, Ξ — по два, Ω — три.
В составе всех адронов (в том числе и не содержащих валентных s-кварков) есть примесь виртуальных (морских) пар, состоящих из странного кварка и антикварка.
↑Изредка s расшифровывалось также как англ.sideways (боковой), потому что для s-кварка значение проекции изотопического спинаI3 равно 0, в то время как проекция изоспина кварков u («верхнего») и d («нижнего») принимает значения +1⁄2 и −1⁄2, соответственно[1]. Сейчас такая расшифровка не применяется, в частности, потому, что проекция изоспина равна нулю у всех кварков второго и третьего поколений, а не только у s-кварка.
