Hypercharge

Hypernáboj (označený Y ) částice je součtem baryonového čísla B a příchutí : podivnost S , kouzlo C , kouzlo B´ a pravda T [1] :

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

Zpočátku byla do definice hypernáboje zahrnuta pouze jedna příchuť (podivnost), protože pojem hypernáboj byl zaveden v polovině 50. let [2] [3] [4] , kdy ještě nebyly objeveny jiné příchutě. Hypernáboj , spojený se silnou silou, by neměl být zaměňován se slabým hypernábojem , který hraje podobnou roli v elektroslabé síle .

Elektrický náboj a hypernáboj

Gell-Mann-Nishijima vzorec dává do souvislosti hypernáboj částice s jejím elektrickým nábojem a isospinovou projekcí:

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

kde Iz je třetí izospinová složka a Q je elektrický náboj. Tento zákon zase umožňuje vyjádřit hypernáboj pomocí projekce izospinu a elektrického náboje:

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

Isospin vytváří multiplety částic se stejným hypernábojem rovným dvojnásobku průměrného náboje nad multipletem:

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

což lze snadno odvodit z (3), protože hypernáboj je stejný pro všechny členy multipletu a průměrná hodnota Iz nad multipletem je nula. Například na obrázku čtveřice Δ-baryonů s hypernábojem +1 má průměrný náboj (−1 + 0 + 1 + 2)/4 = +1/2.

Příklady:

nukleonová skupina ( proton + neutron ) má průměrný náboj (1+0)/2 = +1/2 , takže obě mají hypernáboj Y = 1 ( baryonové číslo B = +1 , hodnoty chuti jsou 0) . Z Gell-Mann-Nishidžimova vzorce dostaneme, že proton má izospinovou projekci rovnou +1 − 1/2 = +1/2 a neutron má izospinovou projekci rovnou 0 − 1/2 = −1/ 2 .
To platí i pro kvarky: pro u-kvark , který má Q = +2/3 a Iz = +1/2 , dostaneme hypernáboj 1/3, což odpovídá baryonovému číslu (protože 3 kvarky jsou potřebné k vytvoření baryonu, pak kvarky mají baryonové číslo ±1/3).
Pro s-kvark (divný kvark) s nábojem −1/3, baryonovým číslem 1/3 a podivností −1 je hypernáboj Y = B + S = −2/3 , odkud izospinová projekce I z = Q − Y /2 = 0 .

Hypernáboje d- a u-kvarků se rovnají +1/3 a hypernáboje zbývajících kvarků se rovnají jejich dvojnásobnému elektrickému náboji, protože jejich isospin je nulový: s- a b-kvarky („nižší“ ) mají hypernáboj −2/3 a c - a t-kvarky ("horní") - +4/3.

Praktická zastaralost myšlenky

Hypercharge je koncept vyvinutý v polovině 20. století k uspořádání skupin částic v "zoo elementárních částic" a k popisu zákonů zachování založených na transformacích částic.

Označme d , u , s , b , c a t čísla odpovídajících kvarků v systému (navíc kvark a antikvark přispívají k těmto číslům +1 a −1). Vezmeme-li v úvahu, že kvarkové příchutě mají znaménka shodující se se znaménkem jejich elektrických nábojů ( S = −s, C = +c, B' = −b, T = +t ), a že baryonové číslo systému B = 1 ⁄ 3 ( d + u + s + b + c + t ) , můžeme hypernáboj systému vyjádřit jeho kvarkovým složením:

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

V moderních popisech hadronové interakce je pohodlnější a jasnější kreslit Feynmanovy diagramy , které sledují interakce baryonů a mezonů prostřednictvím kombinace jednotlivých kvarků , než počítat hypernáboje částic. Slabý hypernáboj se však stále používá v různých elektroslabých teoriích .

Viz také

Chuť (fyzika) , baryonové číslo a náboje kvarkových chutí: isospin , podivnost , kouzlo , kouzlo , pravda
Slabý isospin , Slabý hypernáboj , Standardní model

Poznámky

↑ Pravda je zahrnuta pouze formálně, lze ji ignorovat kvůli velmi krátké době života kvarku t , který se rozpadá na méně hmotné kvarky dříve, než uplyne dostatek času na interakci s okolními kvarky prostřednictvím silné síly .
↑ T. Nakano, K. Nishijima. Nábojová nezávislost pro V-částice // Pokrok teoretické fyziky : deník. - 1953. - Sv. 10 , č. 5 . — S. 581 . - doi : 10.1143/PTP.10.581 . - .
↑ K. Nišidžima. Teorie nábojové nezávislosti částic V // Pokrok teoretické fyziky : deník. - 1955. - Sv. 13 , č. 3 . — S. 285 . - doi : 10.1143/PTP.13.285 . - .
↑ M. Gell-Mann. Interpretace nových částic jako vytěsněných nabitých multipletů // Il Nuovo Cimento : deník. - 1956. - Sv. 4 , ne. S2 . — S. 848 . - doi : 10.1007/BF02748000 .