Bundkvarker (ofte kaldet skønhedskvarker eller bottom-kvarker, symbol b) er de næstmest massive af elementarpartiklerne. Alle kvarker er elementarpartikler, hvilket betyder, at de efter nuværende viden ikke kan deles i mindre bestanddele. Bundkvarker tilhører tredje generations kvarker og har flere karakteristiske egenskaber, som gør dem vigtige i både teoretisk og eksperimentel partikelfysik.

Egenskaber

  • Elektrisk ladning: Bundkvarken har en ladning på −1/3 elektronladninger, svarende til down-karker.
  • Spin: Det er en fermion med spin 1/2.
  • Farve: Som andre kvarker bærer den farveladning og indgår i stærke vekselvirkninger (kvantekromodynamik).
  • Maske: Bundkvarkens masse afhænger af definitionsordningen (f.eks. pole-masse eller MS-bar), men ligger i størrelsesordenen omkring 4,2–4,7 GeV/c², hvilket gør den betydeligt tungere end de to første generationers kvarker.
  • Hadronisering: Bundkvarker ses ikke frie i naturen, men indgår i hadroner som B-mesoner og b-baryoner. Typiske eksempler er B⁺, B⁰, B_s og B_c mesoner samt b-baryoner som Λ_b.

Henfald og vekselvirkninger

Bundkvarker deltager i alle fire fundamentale vekselvirkninger, men deres henfald foregår primært via den svage kraft. Alle bundkvarker vil til sidst henfalde, oftest gennem overgange som b → c eller b → u, hvor de omdannes til en charm-karker eller en up-karker ved udsendelse af en W-boson (svag vekselvirkning). Den typiske livstid for hadroner med en bundkvark ligger omkring 10–12 sekunder (få pikosekunder), hvilket er relativt lang tid i partikelfysik og medfører ofte målbare forskydninger (displaced vertices) i detektorer.

Hvorfor bundkvarker er vigtige

  • Smagsfysik og CKM-matrixen: Henfald af bundkvarker giver adgang til elementer af CKM-matrixen og er centrale i studier af smagsovergangene mellem kvarker.
  • CP‑violation: Systematiske målinger af B‑mesoners henfald har vist CP‑brud og spiller en vigtig rolle i forståelsen af asymmetrien mellem stof og antimaterie. Eksperimenter som LHCb, Belle og BaBar har leveret mange af disse resultater.
  • Bund–antibund bundter (bottomonium): Bundkvark/antibundkvark-par danner tunge kvarkoniumsystemer (f.eks. ϒ/upsilon), som bruges til at teste kvantekromodynamik i den ikke-perturbative regime.
  • Higgsfysik og søgninger efter ny fysik: H→b b̄ er en vigtig henfaldskanal for Higgsbosonen, og præcise målinger af b‑kvark-couplinger kan afsløre afvigelser fra Standardmodellen.

Påvisning

Bundkvarker produceres i store mængder i højenergikollisioner (f.eks. på LHC) eller i e⁺e⁻‑colliders. Fordi B‑hadroner har relativt lang levetid, kan deres henfaldssteder ofte rekonstrueres som forskudte topunkter i en partikel-detektor — en vigtig signatur, som eksperter bruger til at identificere b‑kvarker eksperimentelt.

Selvom bundkvarker ikke er hyppigt forekommende i almindelige forhold på Jorden, er deres egenskaber og henfaldsmønstre centrale for moderne partikel­fysik, både til test af Standardmodellen og til søgninger efter ny fysik.