エータ中間子とエータプライム中間子

エータ中間子とエータプライム中間子

構成	η  : ≈${\textstyle {\frac {1}{\sqrt {6}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}\right)}$ η′  : ≈${\textstyle {\frac {1}{\sqrt {3}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}} \right)}$
統計	ボソン
家族	中間子
相互作用	強い、弱い、重力、電磁気
シンボル	η、η′
反粒子	自己
発見した	アイハド・ペヴスナー他（1961）
種類	2
質量	η  :547.862 ± 0.018  MeV/ c ^2 [ 1 ] η'  :957.78 ± 0.06 MeV/ c ^2[ 1 ]
平均寿命	η :(5.0 ± 0.3) × 10 ^-19 秒、 η' :（3.2 ± 0.2）× 10 ^−21 秒
崩壊して	η  :     γ + γまたは    π^0+ π^0+ π^0または     π^++ π^0+ π^−η′  :     π^++ π^−+ ηまたは    ( ρ^0+ γ ) / ( π^++ π^−+ γ ) または    π^0+ π^0+ γ
電荷	0  e
スピン	0  ħ
アイソスピン	0
ハイパーチャージ	0
パリティ	−1
Cパリティ	+1

エータ中間子（η）とエータプライム中間子（η′）は、アップクォーク、ダウンクォーク、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。チャームエータ中間子（η）は、_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、定義された（軽い）ηと同じスピンとパリティを持ちますが、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。

一般的な

エータ粒子は、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められていました。^{[ 2 ]}

ηの質量とη′の質量の差は、クォーク模型が自然に説明できる範囲を超えている。この「 η - η′パズル」は、トホーフト・インスタントン機構^{[ 6 ]}によって解決できる^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}。1/ 北 ⁠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ます。^{[ 7 ] [ 8 ]}具体的には、QCDでは、 η′の高質量は非常に重要です。なぜなら、それは軸U _A (1)古典対称性と関連しており、量子化時にカイラル異常によって明示的に破られるからです。したがって、「保護された」η質量は小さくても、η′は小さくありません。

クォーク構成

η粒子は、スピンJ = 0で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 ]}、ηとη′は全アイソスピンIがゼロ、ストレンジネスがゼロ、ハイパーチャージがゼロである。η粒子に現れる各クォーク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」である。

最も軽い3つのクォークに対するSU(3)対称性の基本理論は、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

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

添え字は、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のクォークに変換できる電弱相互作用は、固有状態の「混合」（混合角θ _P = −11.5°）をわずかながらも有意に引き起こします^{[ 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となります。つまり、

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

添え字のない名前η は、実際に観測され、η ₈に近い実粒子を指します。η ′ は、観測された粒子の中で η ₁に近い粒子です。^{[ 10 ]}

η粒子とη ′粒子は、よく知られている中性パイ中間子πと密接に関連している。⁰、 どこ

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

実際、π⁰、η ₁、η _{8 は}、クォーク対u u、d d、s sの3つの互いに直交する線形結合であり、すべての主要な量子数がゼロである中間子の擬スカラーナネットの中心にあります^{[ 9 ] [ 10 ]}。

η′中間子

イータプライム中間子（η′ ）は、 ηとは異なり、SU(3)フレーバーシングレットである。上述のように、イータ中間子（ η ）と同じクォークの異なる重ね合わせであり、質量が大きく、崩壊状態が異なり、寿命が短い。

基本的に、これは最も軽い3つのクォーク間の近似SU(3)フレーバー対称性の直和分解、3 × 3 = 1 + 8から生じます。ここで、1はわずかなクォーク混合によってη′が得られる前の_η1に対応します。

参照

• 中間子のリスト
• クォーコニウム
• 特殊ユニタリ群

参考文献

1. 軽量非フレーバー中間子Olive , KA; et al. ( PDG ) (2014). "Review of Particle Physics". Chinese Physics C . 38 (9) 090001. Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . hdl : 2078.1/154339 . S2CID  118395784 .
2. Kupść, A. (2007). 「η中間子とη′中間子の崩壊の興味深い点は何か？」AIP会議論文集. 950 : 165–179 . arXiv : 0709.0603 . Bibcode : 2007AIPC..950..165K . doi : 10.1063/1.2819029 . S2CID 15930194 . 
3. Del Debbio, L.; Giusti, L.; Pica, C. (2005). 「SU(3)ゲージ理論における位相的感受率」. Physical Review Letters . 94 (3) 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Bibcode : 2005PhRvL..94c2003D . doi : 10.1103/ PhysRevLett.94.032003 . PMID 15698253. S2CID 930312 .  
4. Lüscher, M.; Palombi, F. (2010). 「SU(3)ゲージ理論における位相的感受率の普遍性」. Journal of High Energy Physics . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Bibcode : 2010JHEP...09..110L . doi : 10.1007/JHEP09(2010)110 . S2CID 119213800 . 
5. Cè, M.; Consonni, C.; Engel, G.; Giusti, L. (2014).格子上のヤン・ミルズ勾配フローを用いたウィッテン・ヴェネツィアーノ機構の検証. 第32回格子場理論国際シンポジウム. arXiv : 1410.8358 . Bibcode : 2014arXiv1410.8358C .
6. 't Hooft, G. (1976). 「ベル・ジャック異常による対称性の破れ」. Physical Review Letters . 37 (1): 8– 11. Bibcode : 1976PhRvL..37....8T . doi : 10.1103/PhysRevLett.37.8 .
7. Witten, E. (1979). 「U(1)「ゴールドストーンボソン」の現在の代数定理」核物理B. 156 ( 2): 269– 283. Bibcode : 1979NuPhB.156..269W . doi : 10.1016/0550-3213(79)90031-2 .
8. Veneziano, G. (1979). 「インスタントンのないU(1)」核物理B . 159 ( 1–2 ): 213–224 . Bibcode : 1979NuPhB.159..213V . doi : 10.1016/0550-3213(79)90332-8 .
9. Wikipediaの中間子の記事では、ηとη'を含む中間子の SU(3) 擬似スカラー ノネットについて説明しています。
10. ジョーンズ, HF (1998).群、表現、物理学. IOP Publishing . ISBN 978-0-7503-0504-4。150ページでは、 ηとη′を含むSU(3)擬スカラーナネット中間子について説明しています。154ページでは、 η ₁と η ₈を定義し、混合（ηとη′につながる）について説明しています。
11. クォーク模型レビュー、 Beringer, J.; et al. ( PDG ) (2012). "Review of Particle Physics" (PDF)に掲載。Physical Review D . 86 (1) 010001. Bibcode : 2012PhRvD..86a0001B . doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .

外部リンク

• 粒子データグループにおけるイータ中間子とイータ'中間子の要約