Hyperladdning

Hyperladdningen (betecknad med Y ) för en partikel är summan av baryonnummer B och smaker : konstighet S , charm C , charm B´ och sanning T [1] :

(1)\qquad Y=B+S+C+B^{\prime }+T.

Till en början ingick endast en smak (konstighet) i definitionen av hyperladdning, eftersom begreppet hyperladdning introducerades i mitten av 1950-talet [2] [3] [4] när andra smaker ännu inte hade upptäckts. Hyperladdningen , associerad med den starka kraften, ska inte förväxlas med den svaga hyperladdningen , som spelar en liknande roll i den elektrosvaga kraften .

Elektrisk laddning och hyperladdning

Gell-Mann-Nishijima-formeln relaterar hyperladdningen av en partikel till dess elektriska laddning och isospin- projektion:

(2)\qquad Q=I_{z}+{1 \over 2}Y,

där Iz är den tredje isospin- komponenten och Q är den elektriska laddningen. Denna lag tillåter i sin tur att uttrycka hyperladdningen i termer av projektionen av isospin och elektrisk laddning:

(3)\qquad Y=2(Q-I_{z}).

Isospin skapar partikelmultipletter med samma hyperladdning lika med två gånger medelladdningen över multipletten :

(4)\qquad Y=2{\bar Q},

vilket lätt kan härledas från (3), eftersom hyperladdningen är densamma för alla medlemmar av multipletten, och medelvärdet av Iz över multipletten är noll . Till exempel, i figuren, har en kvadruplett av Δ-baryoner med en hyperladdning på +1 en medelladdning på (−1 + 0 + 1 + 2)/4 = +1/2.

Exempel:

nukleongruppen ( proton + neutron ) har en medelladdning på (1+0)/2 = +1/2 , så de har båda en hyperladdning Y = 1 ( baryonnummer B = +1 , smakvärdena är 0) . Från Gell-Mann-Nishijima-formeln får vi att protonen har en isospinprojektion lika med +1 − 1/2 = +1/2 , och neutronen har en isospinprojektion lika med 0 − 1/2 = −1/ 2 .
Detta gäller även för kvarkar: för u-kvarken , som har Q = +2/3 och I z = +1/2 , får vi en hyperladdning på 1/3, vilket motsvarar baryontalet (eftersom 3 kvarkar är behövs för att skapa en baryon, då har kvarkar baryonnummer ±1/3).
För en s-kvark (konstig kvark) med laddning −1/3, baryonnummer 1/3 och konstighet −1 är hyperladdningen Y = B + S = −2/3 , varav isospinprojektionen I z = Q − Y /2 = 0 .

Hyperladdningarna för d- och u-kvarkarna är lika med +1/3, och hyperladdningarna för de återstående kvarkarna är lika med deras fördubblade elektriska laddning, eftersom deras isospin är noll: s- och b-kvarkarna ("lägre" ) har en hyperladdning på -2/3, och c - och t-kvarkar ("övre") - +4/3.

Praktisk föråldrad idé

Hypercharge är ett koncept som utvecklades i mitten av 1900-talet för att organisera grupper av partiklar i ett "zoo av elementära partiklar" och beskriva bevarandelagar baserade på partikelomvandlingar.

Låt oss beteckna med d , u , s , b , c och t talen för motsvarande kvarkar i systemet (desutom bidrar kvarken och antikvarken +1 respektive −1 till dessa tal). Med hänsyn till att kvarksmakerna har tecken som sammanfaller med tecknet för deras elektriska laddningar ( S = −s, C = +c, B' = −b, T = +t ), och att baryontalet för systemet B = 1 ⁄ 3 ( d + u + s + b + c + t ) , kan vi uttrycka systemets hyperladdning i termer av dess kvarksammansättning:

(5)\qquad Y={1 \över 3}(d+u-2s-2b+4c+4t).

I moderna beskrivningar av den hadroniska växelverkan är det bekvämare och tydligare att rita Feynman-diagram som spårar växelverkan mellan baryoner och mesoner genom en kombination av individuella kvarkar än att räkna partiklars hyperladdningar. Svag hyperladdning används dock fortfarande i olika elektrosvaga teorier .

Se även

Smak (fysik) , baryonnummer och laddningar av kvargsmak: isospin , konstighet , charm , charm , sanning
Svag isospin , svag hyperladdning , standardmodell

Anteckningar

↑ Sanningen ingår endast formellt, den kan ignoreras på grund av den mycket korta livslängden för t-kvarken , som förfaller till mindre massiva kvarkar innan tillräckligt med tid går för att den ska kunna interagera med omgivande kvarkar via den starka kraften .
↑ T. Nakano, K. Nishijima. Laddningsoberoende för V-partiklar // Progress of Theoretical Physics : journal. - 1953. - Vol. 10 , nej. 5 . — S. 581 . - doi : 10.1143/PTP.10.581 . - .
↑ K. Nishijima. Laddningsoberoendeteori om V-partiklar // Teoretisk fysiks framsteg : journal. - 1955. - Vol. 13 , nr. 3 . — S. 285 . - doi : 10.1143/PTP.13.285 . - .
↑ M. Gell-Mann. Tolkningen av de nya partiklarna som förskjutna laddade multipletter // Il Nuovo Cimento : journal. - 1956. - Vol. 4 , nr. S2 . — S. 848 . - doi : 10.1007/BF02748000 .