 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
| Вкус в физике элементарных частиц |
|---|
| Квантовые числа вкуса |
|
| Связанные квантовые числа |
|
| Комбинации |
|
| Смешивание вкусов |
В физике элементарных частиц , то гиперзаряд (портманто hyperonic и заряда ) Y из частицы является квантовое число сохраняется при сильном взаимодействии . Концепция гиперзаряда предусматривает единого оператора заряда, который учитывает свойства изоспина , электрического заряда и аромата . Гиперзаряд полезен для классификации адронов ; аналогично названный слабый гиперзаряд играет аналогичную роль в электрослабом взаимодействии .
Определение [ править ]
Гиперзаряд является одним из двух квантовых чисел в SU (3) модель адронов , наряду с изоспиновым I 3 . Одного изоспина достаточно для двух ароматов кварков, а именно:ты и d- в настоящее время известно шесть разновидностей кварков.
Весовые диаграммы SU (3) (см. Ниже) являются двумерными с координатами, относящимися к двум квантовым числам, I 3 (также известному как I z ), которое является z -компонентой изоспина, и Y , который является гиперзарядом ( сумма странностей S , очарования C , нижности B ′, верхности T и барионного числа B ). Математически гиперзаряд
Сильные взаимодействия сохраняют гиперзаряд, а слабые - нет.
Связь с электрическим зарядом и изоспином [ править ]
Формула Гелл-Манна-Нисидзима связывает изоспин и электрический заряд
где I 3 - третья компонента изоспина, а Q - заряд частицы.
Изоспин создает мультиплеты частиц, средний заряд которых связан с гиперзарядом:
поскольку гиперзаряд одинаков для всех членов мультиплета, а среднее значение I 3 равно 0.
Модель SU (3) применительно к гиперзаряду [ править ]
Модель SU (2) имеет мультиплеты, характеризуемые квантовым числом J , которое представляет собой полный угловой момент . Каждый мультиплет состоит из 2 J + 1 подсостояний с равноотстоящими значениями J z , образующими симметричное расположение, наблюдаемое в атомных спектрах и изоспине. Это формализует наблюдение, что некоторые сильные распады барионов не наблюдались, что привело к предсказанию массы, странности и зарядаΩ-барион .
SU (3) имеет супермультиплеты, содержащие мультиплеты SU (2). SU (3) теперь нужны два числа, чтобы указать все его подсостояния, которые обозначаются λ 1 и λ 2 .
( λ 1 + 1) указывает количество точек на самой верхней стороне шестиугольника, а ( λ 2 + 1) указывает количество точек на нижней стороне.
SU (3) синглетная весовая диаграмма , где Y - гиперзаряд, а I 3 - третья компонента изоспина.
Диаграмма веса триплета SU (3)
Весовая диаграмма SU (3) септет, октет и нонет Обратите внимание на сходство с обеими диаграммами справа. Число, используемое для описания весовой диаграммы, зависит от того, имеет ли частица (и), занимающая центр диаграммы, одно, два или три различных имени.
Мезоны со спином 0 образуют нонет . K: каон , π: пион , η: эта-мезон .
Октет света спина -1/2барионы, описанные в SU (3). n: нейтрон , p: протон , Λ: лямбда-барион , Σ: сигма-барион , Ξ: барион Xi .
Диаграмма веса декуплета SU (3) Обратите внимание на сходство с диаграммой справа.
Комбинация трех верхних, нижних или странных кварков с общим спином3/2образуют так называемый барионный декуплет . Нижняя шестерка - гипероны. S : странность , Q : электрический заряд .
Примеры [ править ]
- Группа нуклонов ( протоны с Q = +1 и нейтроны с Q = 0) имеют средний заряд +1/2, поэтому они оба имеют гиперзаряд Y = 1 (барионное число B = +1, S = C = B ′ = T = 0). Из формулы Гелл-Манна – Нисиджимы мы знаем, что протон имеет изоспин I 3 = +1/2, а у нейтрона I 3 = -1/2.
- Это также работает для кварков : для вверх - кварка с зарядом +2/3, и I 3 из +1/2, мы выводим гиперзаряд 1/3, благодаря своему барионному числу (поскольку три кварка составляют барион, кварк имеет барионное число 1/3).
- Для странного кварка с зарядом -1/3, барионное число 1/3и странности −1 получаем гиперзаряд Y = -2/3, Поэтому мы выводим I 3 = 0. Это означает , что странный кварк делает изоспиновую фуфайку своего собственным ( то же самое происходит и с шармом , нижним и верхними кварками), в то время как вверх и вниз , образует изоспиновой дублет.
Практическое устаревание [ править ]
Гиперзаряд - это концепция, разработанная в 1960-х годах для организации групп частиц в « зоопарке частиц » и разработки специальных законов сохранения на основе наблюдаемых ими преобразований. С появлением кварковой модели теперь очевидно, что гиперзаряд Y представляет собой следующую комбинацию чисел up ( n u ), down ( n d ), странный ( n s ), charm ( n c ), top ( n т ) и дно( n b ):
В современных описаниях взаимодействия адронов стало более очевидным рисовать диаграммы Фейнмана, которые прослеживаются через отдельные кварки, составляющие взаимодействующие барионы и мезоны , вместо того, чтобы считать квантовые числа гиперзарядов. Однако слабый гиперзаряд по- прежнему используется на практике в различных теориях электрослабого взаимодействия .
Ссылки [ править ]
- Семат, Генри; Олбрайт, Джон Р. (1984). Введение в атомную и ядерную физику . Чепмен и Холл. ISBN 978-0-412-15670-0.
