エータ中間子とエータプライム中間子

エータ（​
η
）とイータプライム中間子（
η′
) は、アップ、ダウン、ストレンジクォークとその反クォークの混合物から構成されるアイソシングレット中間子である。チャームイータ中間子(
η
_ｃ) とボトムイータ中間子(
η
_b）はクォーコニウムの類似形態であり、 （軽い）クォーコニウムと同じスピンとパリティを持つ。
η
定義はされていませんが、それぞれチャームクォークとボトムクォーク で構成されています。トップクォークは崩壊が非常に速いため、同様の中間子を形成するには重すぎます。

エータは、1961年にアイハド・ペブスナーらによってベバトロンにおけるパイ中間子と核子の衝突で発見されました。当時は、八正道の提唱により対称性を考慮した新しい粒子の予測と発見が進んでいました。^[2]

質量の違いは
η
そして、
η′
クォークモデルが自然に説明できるものよりも大きい。これは「
η
–
η′
パズル」は、トホーフトインスタントン機構^[6]によって解決することができる^{[3] [4] [5]} 。1/ いいえ ⁠実現はウィッテン・ヴェネツィアーノ機構としても知られている。^{[7] [8]}具体的には、QCDでは、
η′
は、量子化によってカイラル異常によって明確に破られる軸性U _A (1) 古典対称性と関連しているため、非常に重要である。したがって、「保護された」
η
質量が小さい場合、
η′
違います。

の
η
粒子はスピンJ = 0と負のパリティを持つ「擬スカラー」中間子の九重項に属し、^{[9] [10]}および
η
そして
η′
総アイソスピンIはゼロ、ストレンジネスはゼロ、ハイパーチャージはゼロである。
η
粒子は反クォークを伴うため、すべての主要な量子数はゼロであり、粒子全体としては「フレーバーレス」です。

最も軽い3つのクォークに対するSU(3)対称性理論は、強い力のみを考慮し、対応する粒子を予測します。

${\displaystyle \mathrm {\eta } _{1}={\frac {1}{\sqrt {3}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}} \right)~,}$

そして

${\displaystyle \mathrm {\eta } _{8}={\frac {1}{\sqrt {6}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}} \right)~.}$

下付き文字は、 η ₁がシングレット（完全に反対称）に属し、η _{8 が}オクテットの一部であるという事実を示すラベルです。しかし、あるフレーバーのクォークを別のフレーバーに変換できる電弱相互作用により、固有状態の「混合」がわずかながら大幅に発生します（混合角θ _P = −11.5°）^[11]。そのため、実際のクォーク構成はこれらの式の線形結合になります。つまり、

${\displaystyle \left({\begin{array}{cc}\cos \theta _{\mathrm {P} }&-\sin \theta _{\mathrm {P} }\\\sin \theta _{\ mathrm {P} }&~~\cos \theta _{\mathrm {P} }\end{array}}\right)\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } _{8}\\\mathrm {\eta } _{1}\end{array}} \right)=\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } \\\mathrm {\eta '} \end{array}}\right)~.}$

添え字なしの名前
η
は実際に観測され、 η ₈に近い実粒子を指す。
η′
η ₁に近い観測粒子である。^[10]

の
η
そして
η′
粒子は、よく知られている中性パイ中間子と密接に関連している。
π⁰
、どこ

${\displaystyle \mathrm {\pi } ^{0}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}} \right)~.}$

実際には、
π⁰
、 η ₁、η _{8 は、}互いに直交する3つのクォーク対の線形結合である。
あなた

あなた
、
d

d
、 そして
s

s
;それらは中間子の擬スカラー九重項^{[9] [10]}の中心にあり、すべての主要な量子数はゼロに等しい。

η′中間子（
η′
) はフレーバー SU(3) シングルトであり、
η
これは、エータ中間子（
η
) であり、質量が大きく、崩壊状態が異なり、寿命が短いです。

基本的に、これは3つの最も軽いクォーク間の近似SU(3)フレーバー対称性の直和分解から生じ、ここで1はs軽いクォーク混合前の_η1に対応し、${\displaystyle \mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8} }$
η′
。

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