反底夸克

頂夸克是目前發現最重的夸克，其質量為173.1±1.3GeV/c，質子的質量也不過938MeV。和其他夸克一樣，頂夸克屬於費米子，具有⁄2的自旋，帶有+⁄3電荷頂夸克的反粒子被稱為反頂夸克，兩者質量相同。

頂夸克通過強作用力同其他基本粒子相作用，通過弱力衰變為W玻色子和底夸克，有時也會衰變為奇夸克。頂夸克可以衰變為下夸克，但這種情況非常罕見。根據標準模型的預測頂夸克的壽命僅為5×10s不過頂夸克極短的壽命使得其來不及在強相互作用力的影響下形成強子，這給科學們提供了一個觀測獨立夸克的機會。頂夸克的存在在某種程度上也為日後發現希格斯子提供了理論上的可能性。

歷史

1973年，小林誠和益川敏英根據K介子衰變中CP破壞的現象，預言有第三類夸克存在。新的假想粒子被定名為頂和底。由於粒子加速器能量不足，因此頂夸克直到1995年才被費米實驗室發現。為此，兩位日本物理學家獲得了2008年的諾貝爾物理學獎。為了同第一代的上夸克及下夸克相照應，1975年哈伊姆·哈拉里（Haim Harari）將這兩個理論中的粒子命名為頂、底夸克。在做出頂夸克存在的預言之後，粲夸克、底夸克都相繼被實驗發現。人們知道頂夸克要重的多，因此需要更多的能量才能將其分離出來，只是沒想到這一等就是18年。德國電子加速器以及斯坦福線性加速器都未能使頂夸克現身，歐洲原子能中心的超級質子同步加速器可以將質子加速至400GeV，但這仍然不足以產生出頂夸克。它們最初估計頂夸克的質量在41 GeV/c以上，然而即使將加速器的能量開至極限還是不足以發現頂夸克，因此這一預估值被修改至77 GeV/c以上。

既然超級質子同步加速器已經無能為力，下面就輪到費米實驗室的兆電子伏特加速器出場了，在LHC誕生以前它是唯一有能力製造出頂夸克的粒子加速器。1992年10月，CDF和DØ兩個研究團隊首次發現了頂夸克存在的蛛絲馬跡，在接下來的幾年中又有了更多關於頂夸克存在的證據。費米碰撞探測器（CDF）小組在1994年4月22日發表了一份報告，指出頂夸克的質量應該在175 GeV/c左右，這一數據和1992年時的探測相差無幾。一年之後，在探測出更多的頂夸克之後，這兩個團隊的報告認為頂夸克的質量為176±18 GeV/c，其置信度為99.9998%。

性質

根據CDF和DØ的估算，頂夸克的產生截面約為6.6Pb，由頂夸克衰變而來的W玻色子具有同其一致的偏振，因此這些玻色子可用於探測頂夸克。在標準模型的預測中，頂夸克所帶的電荷為正⁄3e，DØ的數據研究表明其吻合的概率為90%。