Hiperîncărcare

Hiperîncărcarea (notată cu Y ) a unei particule este suma numărului barion B și a aromelor : ciudățenie S , farmec C , farmecul B´ și adevărul T [1] :

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

Inițial, o singură aromă (ciudățenie) a fost inclusă în definiția hiperîncărcării, deoarece conceptul de hiperîncărcare a fost introdus la mijlocul anilor 1950 [2] [3] [4] când alte arome nu fuseseră încă descoperite. Hiperîncărcarea , asociată cu forța puternică , nu trebuie confundată cu hiperîncărcarea slabă , care joacă un rol similar în forța electroslabă .

Încărcare electrică și hiperîncărcare

Formula Gell-Mann-Nishijima raportează hiperîncărcarea unei particule de sarcina sa electrică și proiecția izospinului :

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

unde Iz este a treia componentă isospin și Q este sarcina electrică. Această lege permite, la rândul său, să se exprime hipersarcina în termeni de proiecție a isospinului și a sarcinii electrice:

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

Isospin creează multiplete de particule cu aceeași hiperîncărcare egală cu dublul sarcinii medii peste multiplet:

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

care se deduce ușor din (3), deoarece hiperîncărcarea este aceeași pentru toți membrii multipletului, iar valoarea medie a I z peste multiplet este zero. De exemplu, în figură, un cvadruplet de Δ-barioni cu o hiperîncărcare de +1 are o sarcină medie de (−1 + 0 + 1 + 2)/4 = +1/2.

Exemple:

grupul de nucleoni ( proton + neutron ) are o sarcină medie de (1+0)/2 = +1/2 , deci ambii au o hipersarcină Y = 1 ( numărul barionic B = +1 , valorile aromei sunt 0) . Din formula Gell-Mann-Nishijima, obținem că protonul are o proiecție isospin egală cu +1 − 1/2 = +1/2 , iar neutronul are o proiecție isospin egală cu 0 − 1/2 = −1/ 2 .
Acest lucru este valabil și pentru quarci: pentru quarcul u , care are Q = +2/3 și I z = +1/2 , obținem o hiperîncărcare de 1/3, care corespunde numărului barion (deoarece 3 quarci sunt necesare pentru a crea un barion, atunci quarcurile au un număr de barion ±1/3).
Pentru un s-quark (cuarc ciudat) cu sarcină −1/3, număr barion 1/3 și ciudățenie −1, hiperîncărcarea este Y = B + S = −2/3 , de unde proiecția isospinului I z = Q − Y /2 = 0 .

Hiperîncărcările cuarcilor d și u sunt egale cu +1/3, iar hiperîncărcările cuarcilor rămași sunt egale cu sarcina electrică dublată, deoarece isospinul lor este zero: cuarcii s și b („inferioare” ) au o hiperîncărcare de -2/3, iar c - și t-quarks ("superioare") - +4/3.

Învechirea practică a ideii

Hypercharge este un concept dezvoltat la mijlocul secolului al XX-lea pentru a organiza grupuri de particule într-o „grădină zoologică de particule elementare” și pentru a descrie legile de conservare bazate pe transformările particulelor.

Să notăm cu d , u , s , b , c și t numerele cuarcilor corespunzători din sistem (mai mult, quarcul și antiquarcul contribuie cu +1 și, respectiv, −1 la aceste numere). Ținând cont de faptul că aromele de quarci au semne care coincid cu semnul sarcinilor lor electrice ( S = −s, C = +c, B' = −b, T = +t ), și că numărul barion al sistemului B = 1 ⁄ 3 ( d + u + s + b + c + t ) , putem exprima hiperîncărcarea sistemului în funcție de compoziția sa de quarci:

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

În descrierile moderne ale interacțiunii hadronice , este mai convenabil și mai clar să desenezi diagrame Feynman care urmăresc interacțiunile barionilor și mezonilor printr-o combinație de quarci individuali decât să numeri hiperîncărcările particulelor. Hiperîncărcarea slabă, totuși, este încă folosită în diferite teorii electroslăbite .

Vezi și

Aromă (fizică) , numărul barionului și încărcăturile aromelor de quarc: isospin , ciudățenie , farmec , farmec , adevăr
Isospin slab , hiperîncărcare slabă , model standard

Note

↑ Adevărul este inclus doar formal, poate fi ignorat din cauza duratei de viață foarte scurte a quarcului t , care se descompune în quarci mai puțin masivi înainte de a trece suficient timp pentru ca acesta să interacționeze cu quarcurile din jur prin intermediul forței puternice .
↑ T. Nakano, K. Nishijima. Independența sarcinii pentru particulele V // Progresul fizicii teoretice : jurnal. - 1953. - Vol. 10 , nr. 5 . — P. 581 . - doi : 10.1143/PTP.10.581 . - Cod .
↑ K. Nishijima. Teoria independenței sarcinii a particulelor V // Progresul fizicii teoretice : jurnal. - 1955. - Vol. 13 , nr. 3 . — P. 285 . - doi : 10.1143/PTP.13.285 . - Cod .
↑ M. Gell-Mann. Interpretarea noilor particule ca multiple deplasați încărcați // Il Nuovo Cimento : jurnal. - 1956. - Vol. 4 , nr. S2 . — P. 848 . - doi : 10.1007/BF02748000 .