素粒子物理学において、ハイペロンとは、 1つ以上のストレンジクォークを含み、チャームクォーク、ボトムクォーク、トップクォークを含まない重粒子のことである。[1]この形態の物質は、一部の中性子星の中心核内に安定して存在することがある。[2]ハイペロンは、一般的に記号Yで表されることがある。[3]
歴史と研究
ハイペロンに関する最初の研究は 1950 年代に行われ、物理学者らが粒子の体系的な分類を作成するきっかけとなりました。
この用語は1953年にフランスの物理学者ルイ・ルプランス＝ランゲによって造られ、 [4] [5] 、その年の7月にバニェール・ド・ビゴールで開催された宇宙線会議で初めて発表され、ルプランス＝ランゲ、ブルーノ・ロッシ、C.F.パウエル、ウィリアム・B・フレッター、バーナード・ピーターズによって合意されました。[6]
現在、この分野の研究は、 CERN、フェルミ国立加速器研究所、SLAC、JLAB、ブルックヘブン国立研究所、KEK、GSIなど、世界中の多くの施設で収集されたデータに基づいて行われています。物理学のトピックには、 CP対称性の破れの探索、スピン測定、励起状態の研究（一般に分光法と呼ばれる）、ペンタクォークやダイバリオンなどのエキゾチックな状態の探索などが含まれます。
特性と動作
重粒子であるハイペロンはすべてフェルミ粒子である。つまり、半整数 スピンを持ち、フェルミ＝ディラック統計に従う。ハイペロンはすべて強い核力を介して相互作用するため、ハドロンの一種となる。ハイペロンは3つの軽いクォークで構成され、そのうち少なくとも1つはストレンジクォークであるため、ストレンジ重粒子となる。
励起ハイペロン共鳴と、表記に「*」が含まれる基底状態ハイペロンは、強い相互作用によって崩壊する。Ωの場合−
より軽いハイペロンと同様に、この崩壊モードは、粒子の質量と、強い相互作用に必要なフレーバーとアイソスピンの保存を考慮すると不可能である。代わりに、これらはパリティが保存されない弱崩壊を起こす。この例外はΣである。0
これは同じフレーバー量子数を持つため、電磁的にΛに崩壊する。これらの崩壊が起こる相互作用の種類によって平均寿命が決まる。そのため、弱く崩壊するハイペロンは、強い相互作用や電磁相互作用によって崩壊するハイペロンよりも寿命が著しく長くなる。 [7]
リスト
注:
- ストレンジネスは強い相互作用によって保存されるため、一部の基底状態ハイペロンは強く崩壊することができません。しかし、強い相互作用には関与します。
- Λ0
まれに、以下のプロセスによって崩壊することもあります。- Λ0
→ p+
+ e−
+ ν
e - Λ0
→ p+
+ μ−
+ ν
μ
- Λ0
- Ξ0
そしてΞ−
2段階のカスケード崩壊を経て核子となるため、「カスケード」ハイペロンとも呼ばれます。 - Ω−
重粒子数は+1、ハイパーチャージは-2で、ストレンジネスは-3である。陽子または中性子に崩壊するには、フレーバーを変化させる弱崩壊を複数回繰り返す必要がある。マレー・ゲルマンとユヴァル・ネーマンのSU(3)模型（八重の法則とも呼ばれる）は、このハイペロンの存在、質量、そして弱崩壊過程のみを経ることを予測した。その存在の実験的証拠は1964年にブルックヘブン国立研究所で発見された。SU(3)模型のさらなる形成例と粒子加速器を用いた観測によって、SU(3)模型は裏付けられた。
参照
参考文献
- ^ Greiner, Walter (2001). 「真空の構造と素物質：超重粒子から超物質、反物質へ」. Arias, JM; Lozano, M. (編).現代核物理学上級講座. 物理学講義ノート. 第581巻. pp. 316– 342. doi :10.1007/3-540-44620-6_11. ISBN 978-3-540-42409-3。
- ^ Schaffner-Bielich, Jürgen; et al. (2002), "中性子星におけるハイペロン物質への相転移", Physical Review Letters , 89 (17) 171101, arXiv : astro-ph/0005490 , Bibcode :2002PhRvL..89q1101S, doi :10.1103/PhysRevLett.89.171101, PMID 12398654, S2CID 18759347, 171101
- ^ Tolos, L.; Fabbietti, L. (2020年5月). 「核と中性子星におけるストレンジネス」.粒子・核物理学の進歩. 112 103770: 41. arXiv : 2002.09223 . Bibcode :2020PrPNP.11203770T. doi :10.1016/j.ppnp.2020.103770. S2CID 211252559.
- ^ デグランジュ、ベルナール；フォンテーヌ、ジェラール；フルーリー、パトリック (2013). 「ルイ・ルプランス＝リンゲの宇宙線物理学への貢献の追跡」 . Physics Today . 66 (6): 8. Bibcode :2013PhT....66f...8D. doi :10.1063/PT.3.1989. ISSN 0031-9228.
- ^ ラヴェル、オリヴィエ (2013). オルムズ、ジョナサン・F. (編). フランスにおける初期の宇宙線研究. センテナリーシンポジウム2012：宇宙線の発見. AIP会議録. 第1516巻. デンバー、アメリカ合衆国：アメリカ物理学会. pp. 67– 71. Bibcode :2013AIPC.1516...67R. doi :10.1063/1.4792542. ISBN 978-0-7354-1137-1。
- ^ JW Cronin (2011). 「1953年バニェール・ド・ビゴール宇宙線会議：素粒子物理学の誕生」.ヨーロッパ物理学ジャーナルH. 36 ( 2): 183– 201. arXiv : 1111.5338 . Bibcode :2011EPJH...36..183C. doi :10.1140/epjh/e2011-20014-4. S2CID 119105540.特に図5を参照してください。
- ^ Martin, BR (2017).素粒子物理学（第4版）. チチェスター, ウェスト・サセックス, イギリス. ISBN 978-1-118-91190-7。
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- ^ 「物理学粒子概要 – バリオン」。2008年2月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年4月20日閲覧。
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- ^ ab 「Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Xi(1530)」（PDF） . 2008年4月20日閲覧。
- ^ 「Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Omega-」（PDF） . 2008年4月20日閲覧。
- セマット、ヘンリー、オルブライト、ジョン・R. (1984). 『原子核物理学入門』チャップマン・アンド・ホール. ISBN 0-412-15670-9。