Hipertöltés

Egy részecske hipertöltése (jelezve Y ) a B barionszám és az ízek összege : S furcsaság , C báj , B' báj és T igazság [1] :

Kezdetben csak egy íz (furcsaság) szerepelt a hipertöltet definíciójában, mivel a túltöltés fogalmát az 1950-es évek közepén vezették be [2] [3] [4] , amikor más ízeket még nem fedeztek fel. Az erős erőhöz kapcsolódó túltöltést nem szabad összetéveszteni a gyenge túltöltéssel , amely hasonló szerepet játszik az elektrogyenge erőben .

Elektromos töltés és túltöltés

A Gell-Mann-Nishijima képlet egy részecske hipertöltését az elektromos töltésével és az izospin vetületével:

ahol Iz a harmadik izospin  komponens, Q  pedig az elektromos töltés. Ez a törvény viszont lehetővé teszi, hogy a túltöltést az izospin és az elektromos töltés vetületeként fejezzük ki:

Az Isospin részecskemultipeteket hoz létre ugyanazzal a túltöltéssel, amely megegyezik a multipletten belüli átlagos töltés kétszeresével :

ami könnyen levezethető a (3)-ból, mivel a hipertöltet a multiplett minden tagja esetében azonos, és a multiplett feletti I z átlagos értéke nulla. Például az ábrán a Δ-barionok négyesének +1 túltöltése átlagos töltése (−1 + 0 + 1 + 2)/4 = +1/2.

Példák:

• a nukleoncsoport ( proton + neutron ) átlagos töltése (1+0)/2 = +1/2 , tehát mindkettőjük túltöltése Y = 1 ( barionszám B = +1 , ízértékek 0) . A Gell-Mann-Nishijima képletből azt kapjuk, hogy a proton izospin vetülete +1 − 1/2 = +1/2 , a neutron izospin vetülete pedig 0 − 1/2 = −1/ 2 .
• Ez igaz a kvarkokra is: az u- kvarknál , amelynek Q = +2/3 és I z = +1/2 , 1/3-os hipertöltést kapunk, ami megfelel a barionszámnak (hiszen 3 kvark barion létrehozásához szükséges, akkor a kvarkok barionszáma ±1/3).
• Egy −1/3 töltésű, 1/3 barionszámú és −1 furcsaságú s-kvark (furcsa kvark) esetén a hipertöltés Y = B + S = −2/3 , ahonnan az izospin projekció I z = Q − I /2 = 0 .

A d- és u-kvarkok hipertöltése +1/3, a fennmaradó kvarkok hipertöltése pedig megkétszereződött elektromos töltésükkel egyenlő, mivel izospinjük nulla: az s- és b-kvarkok („alsó” ) túltöltése -2/3, a c - és t-kvarkok ("felső") pedig +4/3.

Az ötlet gyakorlati elavulása

A hipertöltés egy olyan fogalom, amelyet a 20. század közepén fejlesztettek ki, hogy részecskecsoportokat szervezzenek az "elemi részecskék állatkertjébe" , és leírják a részecskék átalakulásán alapuló megőrzési törvényeket.

Jelöljük d , u , s , b , c és t -vel a megfelelő kvarkok számát a rendszerben (a kvark és az antikvark +1 és -1-gyel járul hozzá ezekhez a számokhoz). Figyelembe véve, hogy a kvark ízek elektromos töltésük előjelével egybeeső előjelűek ( S = −s, C = +c, B' = −b, T = +t ), valamint hogy a rendszer barionszáma B = 1 ⁄ 3 ( d + u + s + b + c + t ) , a rendszer túltöltését a kvark összetételével fejezhetjük ki:

A hadronikus kölcsönhatás modern leírásaiban kényelmesebb és áttekinthetőbb olyan Feynman-diagramokat rajzolni , amelyek a barionok és mezonok kölcsönhatását az egyes kvarkok kombinációján keresztül követik nyomon, mint a részecskék hipertöltéseit számolni. A gyenge túltöltést azonban még mindig használják különféle elektrogyenge elméletekben .

Lásd még

• Íz (fizika) , barionszám és kvark ízek töltete: isospin , furcsaság , báj , báj , igazság
• Gyenge izospin , gyenge túltöltés , szabványos modell

Jegyzetek

1. ↑ Az igazság csak formálisan szerepel, figyelmen kívül hagyható a t kvark nagyon rövid élettartama miatt, amely kevésbé masszív kvarkokra bomlik, mielőtt elegendő idő telik el ahhoz, hogy az erős erőn keresztül kölcsönhatásba lépjen a környező kvarkokkal.
2. ↑ T. Nakano, K. Nishijima. V-részecskék  töltésfüggetlensége //  Progress of Theoretical Physics  : folyóirat. - 1953. - 1. évf. 10 , sz. 5 . - 581. o . - doi : 10.1143/PTP.10.581 . - .
3. ↑ K. Nishijima. V részecskék töltésfüggetlenségének elmélete   // Az elméleti fizika fejlődése  : folyóirat. - 1955. - 1. évf. 13 , sz. 3 . - 285. o . - doi : 10.1143/PTP.13.285 . - .
4. ↑ M. Gell-Mann.  Az új részecskék értelmezése kiszorított töltött multiplettekként  // Il Nuovo Cimento  : folyóirat. - 1956. - 1. évf. 4 , sz. S2 . - 848. o . - doi : 10.1007/BF02748000 .