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エキゾチックハドロンは、クォークとグルーオンから構成される素粒子ですが、陽子、中性子、中間子などの「よく知られた」ハドロンとは異なり、3つ以上の価クォークから構成されています。対照的に、「通常の」ハドロンには2つまたは3つのクォークしか含まれていません。価グルーオンを明示的に含むハドロンもエキゾチックと見なされます。[1]理論上、ハドロンの色電荷が白、または色中性である限り、ハドロン内のクォークの数に制限はありません。 [2]
通常のハドロンと同様に、エキゾチックハドロンは、通常の重粒子のようなフェルミオン、または通常の中間子のようなボソンに分類されます。この分類体系によると、 5つの価クォークを含むペンタクォークはエキゾチック重粒子であり、テトラクォーク（4つの価クォーク）とヘキサクォーク（6つのクォーク、ダイバリオンまたは3つのクォーク-反クォーク対のいずれかで構成される）はエキゾチック中間子と見なされます。テトラクォークとペンタクォーク粒子は観測されていると考えられており、調査中ですが、ヘキサクォークはまだ観測されていません。
通常のハドロンには禁制の量子数を持つS行列の極を探すことで、エキゾチックハドロンを探すことができます。このようなエキゾチックハドロンの実験的特徴は遅くとも2003年までに見られていましたが、[3] [4]素粒子物理学では依然として論争の的となっています。
JaffeとLow [5]は、エキゾチックハドロンがS行列ではなくP行列の極として現れることを示唆した。実験的なP行列の極は、中間子-中間子チャネルと核子-核子チャネルの両方で確実に決定されている。
歴史
1960年代にマレー・ゲルマンらが初めてクォーク模型を提唱したとき、それは当時存在することが知られていた状態を意味のある形で体系化するためのものでした。その後10年間に量子色力学（QCD）が発展するにつれ、3つのクォークとクォークと反クォークの組み合わせしか存在できない理由はないことが明らかになりました。実際、ゲルマンの1964年のオリジナルの論文はエキゾチックハドロンの可能性に言及しており、価クォークの数が奇数（重粒子）か偶数（中間子）かによってハドロンを重粒子と中間子に分類しています。[6]さらに、強い相互作用の媒介粒子であるグルーオンも、それ自体（グルーボール）またはクォーク（ハイブリッドハドロン）で束縛状態を形成できるようでした。S行列極に関連し得るエキゾチックハドロンの決定的な証拠がないまま、数十年が経過しました。
2014年4月、LHCb共同研究チームは、 Belle実験で発見されたZ(4430) −の存在を確認し、その最小のクォーク含有量はc c d uでなければならないことを実証した。[7]
2015年7月、LHCbはPと名付けられた2つの粒子を発見したと発表した。+
c（4380）とP+
c（4450）は、クォーク含有量が最小のc c uudを持つため、ペンタクォークとなる。[8]
候補者
参照
注記
- ^ Close, FE (1988). 「グルーオンハドロン」.物理学の進歩に関する報告書. 51 (6): 833–882. Bibcode :1988RPPh...51..833C. doi :10.1088/0034-4885/51/6/002. S2CID 250819208.
- ^ Belz, J., et al. (BNL-E888 Collaboration) (1996). 「H ダイバリオンの弱い崩壊の探索」. Physical Review Letters . 76 (18): 3277–3280. arXiv : hep-ex/9603002 . Bibcode :1996PhRvL..76.3277B. doi :10.1103/PhysRevLett.76.3277. PMID 10060926. S2CID 15729745.
量子色力学の理論では、ハドロンを構成するクォークの数に、カラーシングレット状態を形成するという点以外には特に制限はありません。
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数名: 著者リスト (リンク) CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク) - ^ テトラクォークを参照
- ^ 「非q qbar中間子に関する注記」(PDF) . Journal of Physics G . 33 : 1. 2006.
- ^ Jaffe, RL ; Low, FE (1979). 「クォークモデルの固有状態と低エネルギー散乱の関係」. Physical Review D. 19 ( 7): 2105. Bibcode :1979PhRvD..19.2105J. doi :10.1103/PhysRevD.19.2105.
- ^ Gell-Mann, M. (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.
- ^ LHCbコラボレーション（2014年4月7日）。「Z（4430）−状態の共鳴特性の観測」。Physical Review Letters。112（22）： 222002。arXiv ： 1404.1903。Bibcode ： 2014PhRvL.112v2002A。doi ： 10.1103 / PhysRevLett.112.222002。PMID 24949760。S2CID 904429。
- ^ Aaij, R., et al. (LHCb コラボレーション) (2015). 「Λにおけるペンタクォーク状態と一致する J/ψp 共鳴の観測0
ビット→J/ψK − p崩壊". Physical Review Letters . 115 (7): 072001. arXiv : 1507.03414 . Bibcode :2015PhRvL.115g2001A. doi :10.1103/PhysRevLett.115.072001. PMID 26317714. S2CID 119204136.{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Belleコラボレーション; Abe, K. (2008-05-19). 「sqrt{s} ~ 10.6 GeVでのe+ e- → J/psi D(*) D(*)プロセスにおける新しいチャーモニウム状態の探索」. Physical Review Letters . 100 (20): 202001. arXiv : 0708.3812 . doi :10.1103/PhysRevLett.100.202001. ISSN 0031-9007. PMID 18518525.
- ^ Belle コラボレーション; Shen, CP (2010-03-16). 「$\gamma \gamma \to \phi J/\psi$ における新しい共鳴の証拠と Y(4140) の探索」. Physical Review Letters . 104 (11): 112004. arXiv : 0912.2383 . doi :10.1103/PhysRevLett.104.112004. ISSN 0031-9007. PMID 20366468. S2CID 31594166.
- ^ Ablikim, M.; Achasov, MN; Ahmed, S.; Ai, XC; Albayrak, O.; Albrecht, M.; Ambrose, DJ; Amoroso, A.; An, FF; An, Q.; Bai, JZ (2017-03-01). 「$e^+ e^- \to \pi^+ \pi^- h_c$ における 2 つの共鳴構造の証拠」. Physical Review Letters . 118 (9): 092002. arXiv : 1610.07044 . doi : 10.1103/PhysRevLett.118.092002 . ISSN 0031-9007. PMID 28306302.