Baryon

Isospin a chargeEdit

Kombinace tří u, d a s kvarků tvořících baryony s spin-3/2 tvoří uds baryon decuplet

Kombinace tří u, d nebo s kvarky, které tvoří baryony s spin-1/2 tvoří uds baryon oktet

pojem isospin byla poprvé navržena Werner Heisenberg v roce 1932 vysvětlit podobnosti mezi protony a neutrony v rámci silné interakce. Ačkoli měli různé elektrické náboje, jejich hmoty byly tak podobné, že fyzici věřili, že jsou to stejné částice. Různé elektrické náboje byly vysvětleny jako výsledek nějaké neznámé excitace podobné spinu. Tato neznámá excitace byla později nazvána isospinem Eugenem Wignerem v roce 1937.

tato víra trvala, dokud Murray Gell-Mann nenavrhl kvarkový model v roce 1964 (obsahující původně pouze kvarky u, d a s). Úspěch modelu isospin je nyní chápán jako výsledek podobných hmot kvarků u A d. Protože kvarky u A d mají podobné hmotnosti, částice vyrobené ze stejného počtu mají také podobné hmotnosti. Přesné specifické u a d kvark složení určuje náboj, jako u kvarky nesou náboj +2/3, zatímco d kvarky nesou náboj -1/3. Například, čtyři Delty všichni mají různé poplatky (
Δ++
(uuu),
Δ+
(uud),
Δ0
(udd),
Δ−
(ddd)), ale mají podobnou hmotnost (~1,232 MeV/c2), protože jsou každý z kombinace tří u a d kvarků. Podle modelu isospin byly považovány za jednu částici v různých nabitých stavech.

matematika isospinu byla modelována po spinu. Projekce izospinu se lišily v krocích po 1 stejně jako projekce spin, a ke každé projekci byl spojen „nabitý stav“. Vzhledem k tomu, že“ Delta částice „měla čtyři “ nabité stavy“, bylo řečeno, že jde o isospin I = 3/2. Jeho „nabité státy“
Δ++
,
Δ+
,
Δ0
, a
Δ−
, odpovídal isospin projekce I3 = +3/2, I3 = +1/2, I3 = -1/2 a I3 = -3/2, resp. Dalším příkladem je „nukleonová částice“. Protože existovaly dva nukleonové „nabité stavy“, bylo řečeno, že jde o isospin 1/2. Pozitivní nucleon
N+
(proton) byl identifikován s I3 = +1/2 a neutrální nucleon
N0
(neutron) s I3 = -1/2. To bylo později poznamenal, že isospin projekce byly spojeny s nahoru a dolů quark obsah částic podle vztahu:

3 = 1 2 , {\displaystyle I_{\mathrm {3} }={\frac {1}{2}},}

kde n je počet kvarků up a down a antiquarks.

v“ isospinovém obrázku “ byly čtyři delty a dva nukleony považovány za různé stavy dvou částic. V kvarkovém modelu jsou však delty různé stavy nukleonů (N++ nebo N-jsou zakázány Pauliho vylučovacím principem). Isospin, i když dopravní nepřesný obraz věci, je stále používá pro klasifikaci baryony, což vede k nepřirozené a často matoucí názvosloví.

kvantová číslaeditovat

podivnost chuť kvantové číslo S (nezaměňovat se spinem) bylo zaznamenáno, že jde nahoru a dolů spolu s hmotou částic. Čím vyšší je hmotnost, tím nižší je podivnost(čím více s kvarků). Částice by mohly být popsány pomocí projekcí isospinu (souvisejících s nábojem) a podivností (hmotnost) (viz obrázky UDS oktet a decuplet vpravo). Jak byly objeveny další kvarky, byla vytvořena nová kvantová čísla, která mají podobný popis oktetů a decupletů udc a udb. Protože pouze u a d hmotnost jsou podobné, tento popis částic hmoty a náboje v oblasti isospin a chuť kvantová čísla funguje dobře pouze pro oktet a decuplet z jednoho u, one d, a jeden další quark, a porouchá pro ostatní oktety a decuplets (například, ucb oktet a decuplet). Pokud by všechny kvarky měly stejnou hmotnost, jejich chování by se nazývalo symetrické, protože by se všichni chovali stejným způsobem k silné interakci. Protože kvarky nemají stejnou hmotnost, nemají komunikovat stejným způsobem (přesně jako elektron umístěn do elektrického pole, bude zrychlovat více, než proton umístěn ve stejném oboru, protože jeho lehčí hmotnost), a symetrie je řekl, aby se porušovala.

bylo zjištěno, že náboj (Q) byla v souvislosti s isospin projekce (I3), baryon číslo (B) a chuť kvantová čísla (S, C, B, T) podle Gell-Mann–Nishijima vzorec:

Q = I 3 + 1 2 ( B + S + C + B + T ) , {\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}\left(B+S+C+B^{\prime }+T\right),}

kde S, C, B, a T představují podivnost, půvab, bottomness a blaha chuť kvantová čísla, resp. Jsou spojeny s počtem podivných, kouzlo, spodní, a horní kvarky a antiquark podle vztahů:

S = − ( n s − n s ) , C = + ( n c − n c ) , B ‚ = − ( n b − n b ) , T = + ( n t − n t ) , {\displaystyle {\begin{aligned}Y&=-\left(n_{\mathrm {s} }-n_{\mathrm {\bar {y}} }\right),\\C&=+\left(n_{\mathrm {c} }-n_{\mathrm {\bar {c}} }\right),\\B^{\prime }&=-\left(n_{\mathrm {b} }-n_{\mathrm {\bar {b}} }\right),\\T&=+\left(n_{\mathrm {t} }-n_{\mathrm {\bar {t}} }\right),\end{aligned}}}

což znamená, že Gell-Mann–Nishijima formule je ekvivalentní výraz poplatku, pokud jde o quark obsah:

Q = 2 3 − 1 3 . {\displaystyle Q={\frac {2}{3}}\left – {\frac {1}{3}}\left.}

Spin, orbitální moment hybnosti a celkový úhlový momenteditovat

Spin (kvantové číslo S) je vektorová veličina, která představuje „vnitřní“ moment hybnosti částice. Dodává se v krocích po 1/2 ħ (vyslovuje se „H-bar“). Ħ je často upuštěno, protože se jedná o „základní“ jednotku spinu, a předpokládá se, že „spin 1“ znamená „spin 1 ħ“. V některých systémech přirozených jednotek je ħ zvoleno jako 1, a proto se nikde neobjevuje.

kvarky jsou fermionové částice spinu 1/2 (S = 1/2). Protože rotace projekce se liší v krocích po 1 (to je 1 ħ), jeden kvark má spin vektor délky 1/2, a má dvě rotace projekce (Sz = +1/2 a Sz = -1/2). Dva kvarky mohou mít své spins v souladu, v takovém případě dvě rotace vektorů přidat, aby se vektor délky S = 1 a tři rotace projekce (Sz = +1, Sz = 0, Sz = -1). Pokud se dva kvarky mají nezařazená otočení, rotace vektorů přidat tak, aby vektor délky S = 0 a má pouze jeden spin projekce (Sz = 0), atd. Od baryony jsou tvořeny třemi kvarky, že jejich rotace vektorů mohou přidat, aby se vektor délky S = 3/2, který má čtyři rotace projekce (Sz = +3/2, Sz = +1/2, Sz = -1/2, a Sz = -3/2), nebo vektor délky S = 1/2 se dvěma rotace projekce (Sz = +1/2 a Sz = -1/2).

Tam je další množství moment hybnosti, tzv. orbitální moment hybnosti (vedlejší kvantové číslo L), který je dodáván v krocích po 1 ħ, které představují úhlový moment vzhledem k kvarky obíhajících kolem sebe. Celkový moment hybnosti (celkový moment hybnosti kvantové číslo J) částice je proto kombinace vnitřní moment hybnosti (spin) a orbitální moment hybnosti. Může mít libovolnou hodnotu od J = / L-S / do J = / L + S|, v krocích po 1.

fyzici jsou nejvíce zajímají baryony bez orbitálního momentu hybnosti (L = 0), protože odpovídají pozemním stavům-stavům minimální energie. Proto dvě skupiny baryony nejvíce studoval jsou S = 1/2, L = 0 a S = 3/2; L = 0, což odpovídá J = 1/2+ a J = 3/2+, respektive, ačkoli oni nejsou jediní. Je také možné získat částice J = 3/2+ z S = 1/2 A L = 2, stejně jako S = 3/2 a L = 2. Tento jev mající více částic ve stejné celkové konfiguraci momentu hybnosti se nazývá degenerace. Jak rozlišovat mezi těmito degenerovanými baryony je aktivní oblastí výzkumu baryonové spektroskopie.

ParityEdit

Kdyby vesmír se odráží v zrcadle, většina z fyzikální zákony by být stejné—věci by se chovat stejným způsobem, bez ohledu na to, co nazýváme „vlevo“ a to, co nazýváme „pravou“. Tento koncept zrcadlového odrazu se nazývá „vnitřní parita“ nebo jednoduše „parita“ (P). Gravitace, elektromagnetická síla a silná interakce se chovají stejným způsobem bez ohledu na to, zda se vesmír odráží v zrcadle, a proto se říká, že zachovává paritu (P-symetrii). Slabá interakce však rozlišuje „levou“ od „pravé“, což je jev nazývaný porušení parity (P-porušení).

na Základě toho, jestli wavefunction pro každou částici (v přesnější vyjádření, kvantové pole pro každý typ částice) byly současně zrcadlově obrácen, pak nový soubor wavefunctions bude dokonale splňovat fyzikální zákony (na rozdíl od slabé interakce). Ukázalo se, že to není tak docela pravda: pro rovnice musí být splněna, wavefunctions určitých typů částic musí být vynásobena -1, kromě toho, že zrcadlo-je to naopak. O takových typech částic se říká, že mají zápornou nebo lichou paritu (P = -1 nebo alternativně P = -), zatímco o ostatních částicích se říká, že mají kladnou nebo sudou paritu (P = + 1 nebo alternativně P =+).

pro baryony je parita vztažena k orbitálnímu momentu hybnosti vztahem:

P = (- 1 ) l. {\displaystyle P=(-1)^{L}.\ }