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| 構成 | 素粒子 |
|---|---|
| 統計 | フェルミオン |
| 家族 | クォーク |
| 世代 | 初め |
| インタラクション | 強い、弱い、電磁、重力 |
| シンボル | d |
| 反粒子 | ダウン反クォーク（ d ） |
| 理論化された | マレー・ゲルマン（1964） ジョージ・ツヴァイク（1964） |
| 発見した | SLAC（1968） |
| 質量 | 4.7+0.5 −0.3 MeV/ c 2 [1] |
| 崩壊して | 安定またはアップクォーク+電子+電子反ニュートリノ |
| 電荷 | − 1/3 e |
| カラーチャージ | はい |
| スピン | 1/2 ħ |
| 弱いアイソスピン | 左: − 1/2、RH :0 |
| 弱い超電荷 | 左: + 1/3、RH : − 2/3 |
ダウンクォーク（記号：d）は、素粒子の一種であり、物質の主成分です。ダウンクォークは、すべてのクォークの中で2番目に軽く、他のクォークと結合してハドロンと呼ばれる複合粒子を形成します。ダウンクォークは、原子核に最も一般的に見られ、アップクォークと結合して陽子と中性子を形成します。陽子は、1つのダウンクォークと2つのアップクォークで構成され、中性子は、2つのダウンクォークと1つのアップクォークで構成されています。ダウンクォークは既知のすべての原子に存在するため、私たちが接触する日常のあらゆる物質に存在します。
ダウンクォークは第一世代の物質の一部であり、電荷は− 1/3 eと裸の塊4.7+0.5
−0.3 MeV/ c 2。 [1]すべてのクォークと同様に、ダウンクォークはスピンを持つ基本的なフェルミオンです 1/2、そして重力、電磁気、弱い相互作用、強い相互作用という 4 つの基本的な相互作用の。ダウン クォークの反粒子はダウン反クォーク(反ダウン クォークまたは単に反ダウンと呼ばれることもあります) であり、ダウン クォークとの違いは、その特性のいくつかの大きさが等しく符号が反対であるという点のみです。
ダウンクォークの存在は（アップクォークやストレンジクォークとともに）1964年にマレー・ゲルマンおよびジョージ・ツヴァイクによって、ハドロンの八正道分類体系を説明するために提唱された。ダウンクォークは1968年にスタンフォード線形加速器センターでの実験によって初めて観測された。
歴史
素粒子物理学の始まり（20世紀前半）には、陽子、中性子、パイ中間子などのハドロンが素粒子であると考えられていました。しかし、新しいハドロンが発見されるにつれて、「粒子動物園」は1930年代初頭から1940年代の数個の粒子から1950年代には数十個の粒子にまで成長しました。それらの各粒子の関係は、1961年にマレー・ゲルマン[2]とユヴァル・ネーマン[3]が（互いに独立して）八重法と呼ばれるハドロン分類体系、より専門用語で言えばSU(3)フレーバー対称性を提案するまで不明でした。
この分類体系はハドロンをアイソスピン多重項に組織化したが、その背後にある物理的根拠はまだ不明であった。1964年、ゲルマン[4]とジョージ・ツヴァイク[5] [6]は（それぞれ独立に）クォーク模型を提唱したが、当時はアップ、ダウン、ストレンジクォークのみで構成されていた。[7]しかし、クォーク模型は八正道を説明したものの、1968年にスタンフォード線形加速器センターで初めてクォークの存在を直接示す証拠は見つからなかった。[8] [9] 深非弾性散乱実験は陽子に下部構造があり、陽子が3つのより基本的な粒子でできていることがデータを説明することを示した（したがってクォーク模型が確認された）。[10]
当初、人々は3体をクォークと特定することに消極的で、代わりにリチャード・ファインマンのパートン記述を好んでいた[11] [12] [13]が、時が経つにつれてクォーク理論が受け入れられるようになった（11月革命を参照）。[14]
質量
ダウンクォークは非常に一般的であるにもかかわらず、その裸の質量はよく分かっていないが、おそらく4.5および5.3 MeV/ c 2。[15] 格子QCD計算ではより正確な値が得られる。4.79 ± 0.16 MeV/ c 2 . [16]
中間子（1つのクォークと1つの反クォークからなる粒子）または重粒子（3つのクォークからなる粒子）に見られる場合、クォーク間のグルーオン場によって生じる結合エネルギーのために、クォークの「有効質量」（または「ドレスド」質量）は大きくなります（質量エネルギー等価性を参照）。たとえば、陽子内のダウンクォークの有効質量は約300 MeV/ c 2。ダウンクォークの裸の質量は非常に小さいため、相対論的効果を考慮する必要があり、単純に計算することはできない。
参考文献
- ^ ab M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). 「Review of Particle Physics」. Physical Review D . 98 (3): 1–708. Bibcode :2018PhRvD..98c0001T. doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . PMID 10020536.
- ^ M. Gell-Mann (2000) [1964]. 「八正道: 強い相互作用対称性の理論」 M. Gell-Mann、Y. Ne'eman (編) 『八正道』ウェストビュー・プレス 11 ページISBN
978-0-7382-0299-0。
原文: M. Gell-Mann (1961)。「八重の道: 強い相互作用の対称性の理論」。シンクロトロン研究所レポート CTSL-20。カリフォルニア工科大学。 - ^ Y. Ne'eman (2000) [1964]. 「ゲージ不変性からの強い相互作用の導出」 M. Gell-Mann、Y. Ne'eman (編) 『八重の道』ウェストビュー・プレスISBN
978-0-7382-0299-0。
原著Y. Ne'eman (1961). 「ゲージ不変性からの強い相互作用の導出」.核物理学. 26 (2): 222–229. Bibcode :1961NucPh..26..222N. doi :10.1016/0029-5582(61)90134-1. - ^ M. Gell-Mann (1964). 「バリオンとメソンの模式図」. Physics Letters . 8 (3): 214–215. Bibcode :1964PhL.....8..214G. doi :10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
- ^ G. Zweig (1964). 「強い相互作用対称性とその破れに関するSU(3)モデル」CERNレポートNo.8181/Th 8419。
- ^ G. Zweig (1964). 「強い相互作用対称性とその破れに関するSU(3)モデル: II」CERNレポートNo.8419/Th 8412。
- ^ B. Carithers、P. Grannis (1995)。「トップクォークの発見」(PDF)。ビームライン。25 (3): 4–16 。 2008年9月23日閲覧。
- ^ ED Bloom; et al. (1969). 「6°および10°での高エネルギー非弾性e–p散乱」. Physical Review Letters . 23 (16): 930–934. Bibcode :1969PhRvL..23..930B. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
- ^ M. Breidenbach; et al. (1969). 「高度に非弾性な電子–陽子散乱の観測された挙動」(PDF) . Physical Review Letters . 23 (16): 935–939. Bibcode :1969PhRvL..23..935B. doi :10.1103/PhysRevLett.23.935. OSTI 1444731. S2CID 2575595.
- ^ JI Friedman. 「ノーベル賞への道」.フエ大学. 2008年12月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年9月29日閲覧。
- ^ RP Feynman (1969). 「ハドロンの超高エネルギー衝突」(PDF) . Physical Review Letters . 23 (24): 1415–1417. Bibcode :1969PhRvL..23.1415F. doi :10.1103/PhysRevLett.23.1415.
- ^ S. Kretzer; H. Lai; F. Olness; W. Tung (2004). 「重いクォーク質量効果によるCTEQ6パートン分布」. Physical Review D . 69 (11): 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Bibcode :2004PhRvD..69k4005K. doi :10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID 119379329.
- ^ DJグリフィス（1987年）『素粒子入門』ジョン・ワイリー・アンド・サンズ、 p.42。ISBN 978-0-471-60386-3。
- ^ ME Peskin、DV Schroeder (1995)。量子場理論入門。Addison – Wesley。p.556。ISBN 978-0-201-50397-5。
- ^ J. Beringer; et al. ( Particle Data Group ) (2013). 「PDGLive 粒子サマリー『クォーク (u, d, s, c, b, t, b′, t′, 自由)』」(PDF)。Particle Data Group 。 2013-07-23閲覧。
- ^ Cho, Adrian (2010 年 4 月). 「共通クォークの質量がついに明らかに」. Science Magazine. 2012 年 3 月 6 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
さらに読む
- A. Ali、G. Kramer、Kramer (2011)。「JETS と QCD: クォークとグルーオンのジェットの発見と QCD への影響に関する歴史的レビュー」。European Physical Journal H . 36 (2): 245. arXiv : 1012.2288 . Bibcode :2011EPJH...36..245A. doi :10.1140/epjh/e2011-10047-1. S2CID 54062126。
- R. Nave. 「クォーク」。HyperPhysics 。ジョージア州立大学、物理学および天文学部。 2008年6月29日閲覧。
- A. ピカリング (1984)。クォークの構築。シカゴ大学出版局。pp. 114–125。ISBN 978-0-226-66799-7。