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 ラムダ重粒子のクォーク構造。 | |
| 構成 |
|
|---|---|
| 統計 | フェルミオン |
| 家族 | 重粒子 |
| インタラクション | 強い力、弱い力、電磁力、重力 |
| 種類 | 3 |
| 質量 |
|
| スピン | 1 ⁄ 2 |
| アイソスピン | 0 |
ラムダバリオン（Λ）は、アップクォーク1個、ダウンクォーク1個、および高フレーバー世代の3番目のクォークを含む亜原子 ハドロン粒子のファミリーであり、2つのクォークのフレーバーが交換されると量子波動関数の符号が変わる組み合わせです（したがって、中性シグマバリオンとはわずかに異なります）。
Σ0
）。したがって、これらは重粒子であり、全アイソスピンは 0 であり、中性の電荷または素電荷+1 を持ちます。
概要
ラムダバリオン
Λ0
1950年10月にメルボルン大学のVDホッパーとS.ビスワスによって、陽子を崩壊生成物とする中性V粒子として初めて発見された。これにより、中間子ではなく重粒子として正しく区別された。[2]つまり、 1947年にロチェスターとバトラーによって発見されたK中間子とは種類が異なる。 [3]これらは宇宙線によって生成され、高度7万フィート（21,000メートル）の気球で飛んだ写真乳剤で検出された。[4]この粒子は100万年以上生き続けると予想されていたが、~10 −23 秒[5]、実際には約10 −10 s である。[6]これほど長く生き続ける原因となった性質はストレンジネスと呼ばれ、ストレンジクォークの発見につながった。[5]さらに、これらの発見はストレンジネスの保存として知られる原理につながった。これは、軽量粒子がストレンジネスを示す場合、それほど速く崩壊しないというものである（非弱粒子崩壊法は崩壊する重粒子のストレンジネスを保存しなければならないため）。[5 ]
Λ0
udsクォークは弱い力によって核子とパイ中間子に崩壊します（Λ → p + π −またはΛ → n + π 0 ）。
1974年と1975年に、フェルミ国立加速器研究所と7つのヨーロッパの研究所の科学者を含む国際チームがエリック・バーホップの指揮の下、1963年に存在を予言した新粒子の探索を行った。バーホップは、ニュートリノの相互作用によって短寿命（おそらく10 −14秒程度）の粒子が生成され、原子核乾板 を使用して検出できると示唆した。フェルミ国立加速器研究所の実験E247では、寿命が10 −13秒程度の粒子の検出に成功した 。その後のSPSを用いた実験WA17では、新粒子の存在が確認された。
Λ+
は（チャームドラムダバリオン）、寿命は(7.3 ± 0.1) × 10 −13 秒。[7] [8]
2011年、JLabの国際チームは、小さなQ 2 （E-05-009）での反応H（e、e′K + ）Xの高解像度分光計測定を使用して、質量= 1518.8 MeV、幅= 17.2 MeVのΛ（1520）の複素エネルギー平面（共鳴の主な特徴）における極位置を抽出しました。これは、ブライト・ウィグナー値よりも小さいようです。[9]これは、ハイペロンの極位置の最初の決定でした。
ラムダ重粒子はハイパー核と呼ばれる原子核でも観測されている。これらの核は既知の核と同じ数の陽子と中性子を含むが、1つまたはまれに2つのラムダ粒子も含む。[10]このようなシナリオでは、ラムダは核の中心に滑り込み（陽子でも中性子でもないため、パウリの排他原理の影響を受けない）、強い力による相互作用により核をより強く結び付ける。リチウム同位体（7
Λ李
）、核は19％小さくなった。[11]
ラムダ重粒子の種類
ラムダ重粒子は通常、記号で表される。
Λ0
、
Λ+
は、
Λ0
ビット、そして
Λ+
tこの表記法では、上付き文字は粒子が電気的に中性（0）か正電荷（+）を持っているかを示します。下付き文字、またはその欠如は、3番目のクォークがストレンジクォーク であるかどうかを示します（
Λ0
) (下付き文字なし)、チャームクォーク (
Λ+
は)、ボトムクォーク (
Λ0
ビット)、またはトップクォーク (
Λ+
t）物理学者は、トップクォークを持つラムダ重粒子は観測されないと予想している。なぜなら、素粒子物理学の標準モデルでは、トップクォークの平均寿命はおよそ5 × 10 −25 秒[12] 、つまり約1/20強い相互作用の平均タイムスケールの 1/2 であり、これはラムダ重粒子がハドロンを形成する前にトップクォークが崩壊することを示しています。
このリストに出てくる記号は、I (アイソスピン)、J (全角運動量量子数)、P (パリティ)、Q (電荷)、S (ストレンジネス)、C (チャームネス)、B′ (ボトムネス)、T (トップネス)、u (アップクォーク)、d (ダウンクォーク)、s (ストレンジクォーク)、c (チャームクォーク)、b (ボトムクォーク)、t (トップクォーク)、およびその他の亜原子粒子です。
反粒子は表には記載されていないが、すべてのクォークが反クォークに変わるだけで、Q、B、S、C、B′、Tは反対の符号になる。赤で示されたI、J、 Pの値は実験によって確実に確立されていないが、クォークモデルによって予測され、測定値と一致している。[13] [14]上部のラムダ（
Λ+
t）は比較のためにリストされているが、トップクォークはハドロンを形成する前に崩壊するため、観測されることはないと予想される。[15]
‡ ^ トップクォークはハドロンに結合するのに十分な時間（「ハドロン化」）が与えられる前に崩壊するため、粒子は観測されない。
次の表は、ほぼ同一のラムダ重粒子と中性シグマ重粒子を比較したものです。
参照
参考文献
- ^ Zyla, PA; et al. (Particle Data Group) (2020). 「Review of Particle Physics」.理論物理学と実験物理学の進歩. 2020 (8): 083C01. Bibcode :2020PTEP.2020h3C01P. doi : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 11585/772320 .
- ^ Hopper, VD; Biswas, S. (1950). 「新しい不安定な基本中性粒子の存在に関する証拠」. Phys. Rev. 80 ( 6): 1099. Bibcode :1950PhRv...80.1099H. doi :10.1103/physrev.80.1099.
- ^ ロチェスター、 GD ; バトラー、CC (1947)。「新しい不安定な素粒子の存在の証拠」。ネイチャー。160 ( 4077): 855–7。Bibcode :1947Natur.160..855R。doi : 10.1038 /160855a0。PMID 18917296。S2CID 33881752。
- ^ ペイス、アブラハム（1986年）。インワードバウンド。オックスフォード大学出版局。pp.21、511-517。ISBN 978-0-19-851971-3。
- ^ abc 奇妙なクォーク
- ^ abc Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). 「Λ」(PDF) . 粒子リスト. ローレンス・バークレー研究所.
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- ^ Qiang, Y.; et al. (2010). 「高精度電気生成データによるラムダ(1520)共鳴の特性」. Physics Letters B. 694 ( 2): 123–128. arXiv : 1003.5612 . Bibcode :2010PhLB..694..123Q. doi :10.1016/j.physletb.2010.09.052. S2CID 119290870.
- ^ 「メディアアドバイザリー：最も重い既知の反物質」bnl.gov。2017年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年3月10日閲覧。
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- ^ Quadt, A. (2006). 「ハドロン衝突型加速器におけるトップクォーク物理学」(PDF) . European Physical Journal C . 48 (3): 835–1000. Bibcode :2006EPJC...48..835Q. doi :10.1140/epjc/s2006-02631-6. S2CID 121887478.
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トップクォークはハドロン化される前に崩壊するため、束縛状態は存在せず、トップフレーバーの中間子や重粒子も存在しません...。
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- ^ Zyla, PA; et al. (Particle Data Group) (2020-08-14). 「Review of Particle Physics」.理論物理学と実験物理学の進歩. 2020 (8): 083C01. Bibcode :2020PTEP.2020h3C01P. doi : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 10481/66389 .
さらに読む
- Amsler, C.; et al. (2008). 「Review of Particle Physics」(PDF) . Physics Letters B . 667 (1–5): 1–6. Bibcode :2008PhLB..667....1A. doi :10.1016/j.physletb.2008.07.018. hdl : 1854/LU-685594 . S2CID 227119789.
- Caso, C.; et al. (1998). 「粒子物理学のレビュー」.ヨーロッパ物理ジャーナル C. 3 ( 1–4): 1–783. Bibcode :1998EPJC....3....1P. doi :10.1007/s10052-998-0104-x. S2CID 195314526.
- Nave, R. (2005 年 4 月 12 日). 「ラムダバリオン」. HyperPhysics . 2010 年7 月 14 日閲覧。