하드론

Hadron
하드론은 복합 아원자 입자다.모든 하드론은 입자, 보손과 페르미온의 두 가지 기본적인 부류 중 하나에 속해야 한다.

입자물리학에서 hadron /ˈhdrdr/n/오디오 스피커 아이콘 (듣는다) (Ancient Gries: ἁδςςς,, 로마자: hadro; "stout, thick")는 강한 상호작용에 의해 두 개 이상의 쿼크로 이루어진 복합 아원자 입자다.그것들은 전기에 의해 결합되는 분자와 유사하다.보통 물질의 질량의 대부분은 양자와 중성자라는 두 개의 하이드론에서 나오는 반면, 양자와 중성자의 질량은 강한 힘 때문에 양자와 중성자의 질량의 대부분이 차례로 구성 쿼크의 결합 에너지로 인해 발생한다.

Hadron은 두 개의 넓은 가족으로 분류된다.바리온은 홀수 쿼크 수(보통 3 쿼크)와 중간 수(보통 2 쿼크 수: 1 쿼크와 골동품 수)로 이루어져 있다.[1]양자와 중성자(원자 질량의 대부분을 차지하는 것)는 쌍자(baryon)의 예이며, 피온은 중자의 예다.3개 이상의 발랑스 쿼크가 들어 있는 '이탈성' 하드론이 최근 몇 년 동안 발견되었다.'−Z'(4430)로 명명된 테트라쿼크 주(이국적인 메손)는 2007년 '벨레 콜라보레이션[2]'에 의해 발견됐고 2014년 'LHCB 콜라보레이션'에 의해 공명으로 확인됐다.[3]2015년+
c LHCB 협업에+
c 의해 P(4380)와 P(4450)로 명명된 두 개의 펜타쿼크 주(이탈 바이런스)가 발견되었다.[4]이국적인 하드론 후보들과 다른 색상-싱글릿 쿼크 조합도 있을 수 있다.

거의 모든 "자유로운" 하이드론과 반하드론(원자핵 안에서 고립되고 구속되지 않는 것을 의미)은 불안정한 것으로 여겨지고 결국 다른 입자로 부패한다.알려진 유일한 예외는 프리 양성자인데, 이 양성자는 안정적이거나 적어도 썩는 데 엄청난 시간이 걸리는 것으로 보인다(순서가 10년34+).비교하자면 자유 중성자는 가장 오래 지속되는 불안정한 입자로 약 879초의 반감기와 함께 부패한다.[a][5]원자핵 내에 포함된 "경계" 양성자와 중성자는 일반적으로 안정된 것으로 간주된다.실험적으로, 하드론 물리학은 납이나 금과 같은 밀도가 높고 무거운 원소의 양성자나 핵체를 충돌시키고, 생성된 입자 샤워기의 파편을 감지함으로써 연구된다.같은 과정은 외부 대기의 희귀 가스 입자와 우주선의 충돌에 의해 피온과 같은 뮤온과 메간이 생성되는 극상류권 자연환경에서 발생한다.

용어와 어원

하드론(hadron)이라는 용어는 L.B.가 도입한 그리스어 신조어다. 오쿤과 CERN에서 열린 1962년 고에너지물리학 국제회의 전체 대담에서.[6]그는 새로운 카테고리 용어의 정의로 강연을 시작했다.

이 보고서가 약한 상호작용을 다룬다는 사실에도 불구하고, 우리는 강한 상호작용을 자주 언급해야 할 것이다.이러한 입자들은 수많은 과학적 문제뿐만 아니라, 종말론적 문제도 제기한다.요점은 "강력하게 상호작용하는 입자"는 형용사의 형성에 저절로 굴복하지 않는 매우 서투른 용어라는 것이다.이러한 이유로, 단 한 가지 예를 들면, 강하게 상호작용하는 입자로 분해하는 것을 "비 렙토닉"이라고 부른다.이 정의는 정확하지 않다. 왜냐하면 "비 렙톤"은 광자를 의미할 수도 있기 때문이다.이 보고서에서 나는 강하게 상호작용하는 입자를 "하드론"이라고 부르고 그에 상응하는 디케이드를 "하드론"이라고 부른다(그리스어 ἁΔρςςςς는 "작은" "빛"을 의미하는 λππτςς과 대조적으로 "크게", "거대한"을 의미한다).나는 이 용어가 편리함을 증명하기를 바란다. — L.B. 오쿤 (1962년)[6]

특성.

A green and a magenta ("antigreen") arrow canceling out each other out white, representing a meson; a red, a green, and a blue arrow canceling out to white, representing a baryon; a yellow ("antiblue"), a magenta, and a cyan ("antired") arrow canceling out to white, representing an antibaryon.
모든 종류의 하드론은 총 색상 전하가 0이다(3가지 예시)

쿼크 모델에 따르면,[7] 하드론의 성질은 주로 소위 발랑스 쿼크에 의해 결정된다.예를 들어, 양성자는 두 개의 상향 쿼크(각각 전하가 있는)로 구성된다. ++2/3의 경우, 총 +4/3의 경우) 및 1개의 다운 쿼크(전하 -+1/3의 경우)이것들을 합치면 양성자 전하량은 +1이다.쿼크 역시 색전하를 띠지만, 색전압이라는 현상으로 인해 하드론은 총색전하가 0이어야 한다.즉, 하드론은 "무색" 또는 "백색"이어야 한다.이렇게 되는 가장 간단한 방법은 한 색의 쿼크와 그에 상응하는 반색제의 고물, 또는 다른 색의 쿼크 세 개를 사용하는 것이다.제1차 배열을 가진 하드론은 메손의 일종이고, 제2 배열을 가진 하드론은 중용의 일종이다.

질량이 없는 가상 글루온은 그 질량의 주요 성분뿐만 아니라 하드론 내부의 압도적인 다수의 입자를 구성한다. (무거운 매력과 바닥 쿼크는 예외로 하고, 상단 쿼크는 하드론으로 결합할 시간이 있기 전에 사라진다.)쿼크를 하나로 묶는 강력 글루온의 강도는 질량(m) 쿼크로 구성된 공명(E mc2 mc)을 갖기에 충분한 에너지(E)를 가지고 있다.한 가지 결과는 가상 쿼크와 골동품들의 짧은 쌍이 하드론 안에서 계속 형성되고 다시 사라지고 있다는 것이다.가상 쿼크는 안정된 웨이브 패킷(퀀타)이 아니라 불규칙하고 일시적인 현상이기 때문에 어떤 쿼크가 진짜인지, 어떤 가상인지 묻는 것은 의미가 없으며, 하드론 형태로 외부에서 작은 초과만 뚜렷하게 나타난다.따라서 하드론이나 반하드론이 (일반적으로) 2쿼크 또는 3쿼크로 구성된다고 진술될 때, 이는 기술적으로 쿼크 대 고어크의 지속적인 초과분을 가리킨다.

모든 아원자 입자와 마찬가지로 하드론에는 푸앵카레 그룹의 표현에 해당하는 양자 번호가 할당된다. 여기서PC J는 스핀 양자 번호, P는 내적 패리티(또는 P-parity), C는 전하 결합(또는 C-parity), m은 입자의 질량이다.하드론의 질량은 그것의 발랑스 쿼크의 질량과 거의 관계가 없다는 것에 주목하라. 오히려 질량과 에너지 등가성으로 인해 대부분의 질량은 강한 상호작용과 관련된 많은 양의 에너지로부터 나온다.Hadron은 또한 Isospin (G parity), 그리고 이상함과 같은 맛 양자 숫자를 가지고 있을 수 있다.모든 쿼크에는 바이론 수(B)라고 불리는 첨가되고 보존된 양자 수가 있는데, 쿼크의 경우 ++1/3이고 고물의 경우 -+1/3이다.이것은 중간의 입자가 B = 1인 반면 중간의 입자는 B = 0인 것을 의미한다.

Hadron은 공명으로 알려진 흥분된 상태를 가지고 있다.각각의 지반 상태 하드론은 몇 개의 흥분된 상태를 가질 수 있다; 수백 개의 공명들이 실험에서 관찰되었다.공명은 강한 핵력을 통해 매우 빠르게(약 10초−24 이내) 붕괴한다.

물질의 다른 단계에서는 하드론이 사라질 수도 있다.예를 들어, 매우 높은 온도와 고압에서 쿼크의 맛이 충분히 있지 않는 한, 양자 색역학(QCD) 이론은 쿼크와 글루온이 더 이상 하드론 안에 국한되지 않을 것이라고 예측한다. "강력한 상호작용의 강도가 에너지와 함께 감소하기 때문이다."무증상 자유라고 알려진 이 성질은 1 GeV(Gigelectronvolt)에서 1 TeV(terelectronvolt) 사이의 에너지 범위에서 실험적으로 확인되었다.[8]양성자와 항정신병자를 제외한 모든 프리하드론은 불안정하다.

바리온스

주요 기사:바룡과 이국적인 바룡

바리온은 발랑스 쿼크(최소 3개)의 홀수를 포함하는 하드론이다.[1]양성자, 중성자 등 잘 알려진 바이런은 대부분 3개의 발랑스 쿼크를 가지고 있지만 5개의 쿼크를 가진 펜타쿼크(다른 색의 쿼크 3개, 추가로 쿼크-항성 쌍 1개)도 존재한다는 것이 증명되었다.바이런은 쿼크 수가 홀수이기 때문에 모두 페르미온, 즉 반정수의 스핀을 가지고 있다.쿼크에는 바이런 번호 B = 1⁄3이 있으므로, 바이런 번호 B = 1이 있다. 펜타쿼크에는 추가 쿼크와 앤티카크의 바이런 번호가 취소되기 때문에 펜타쿼크도 B = 1이 있다.

각 종류의 바리온에는 해당 항정신병자(안티바리온)가 있으며, 쿼크는 해당 고물로 대체된다.예를 들어, 양성자가 2개의 위 쿼크와 1개의 아래 쿼크로 만들어지듯이, 이에 대응하는 항정신병인 항정신병자는 2개의 위 쿼크와 1개의 아래 쿼크로 이루어져 있다.

2015년 8월 현재 알려진 펜타쿼크 P+
c(4380)와 P+
c(4450) 두 개가 있는데, 둘 다 LHCB 협업에 의해 2015년에 발견되었다.[4]

메손스

주요 기사:메손과 이국적인 메손

중간자는 균일한 수의 발란스 쿼크(최소 2개)를 포함하는 하드론이다.[1]잘 알려진 메손은 대부분 쿼크-앤티마크 쌍으로 구성되지만, 가능한 테트라쿼크(4쿼크)와 헥사쿼크(6쿼크, 디바리온 또는 3쿼크-앤티파크 쌍으로 구성)가 발견되어 그 성질을 확인하기 위해 조사를 받고 있다.[9]분류의 쿼크 모델에 속하지 않는 이국적인 메손의 몇 가지 다른 가설적인 유형이 존재할 수 있다.여기에는 글루볼과 하이브리드 메손(신나는 글루온으로 묶인 메손)이 포함된다.

중간자는 짝수 쿼크를 가지기 때문에 모두 보손이며, 정수 스핀(즉, 0, +1 또는 -1)이 있다.그들은 B).mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac.num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{바리온 번호를 가지고 있다Border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}1/3 − 1/3=0.mesons 일반적으로 입자 물리학 실험에서 생산되는 예로는 pions과 kaons을 포함한다.피온은 또한 잔류 강한 힘을 통해 원자핵을 함께 고정시키는 역할을 한다.

참고 항목

각주

  1. ^ 양성자와 중성자의 각각의 항정신병은 동일한 패턴을 따를 것으로 예상되지만, 통상적인 물질과 접촉하면 즉시 전멸하기 때문에 포획과 연구가 어렵다.

참조

  1. ^ a b c Gell-Mann, M. (1964). "A schematic model of baryons and mesons". Physics Letters. 8 (3): 214–215. Bibcode:1964PhL.....8..214G. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
  2. ^ Choi, S.-K.; et al. (Belle Collaboration) (2008). "Observation of a resonance-like structure in the
    π±
    Ψ′ mass distribution in exclusive B→K
    π±
    Ψ′ decays". Physical Review Letters. 100 (14): 142001. arXiv:0708.1790. Bibcode:2008PhRvL.100n2001C. doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001. PMID 18518023. S2CID 119138620.
  3. ^ Aaij, R.; et al. (LHCb collaboration) (2014). "Observation of the Resonant Character of the Z(4430)− State". Physical Review Letters. 112 (22): 222002. arXiv:1404.1903. Bibcode:2014PhRvL.112v2002A. doi:10.1103/PhysRevLett.112.222002. PMID 24949760. S2CID 904429.
  4. ^ a b Aaij, R.; et al. (LHCb collaboration) (2015). "Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0
    b     → J/ψK−p decays". Physical Review Letters. 115 (7): 072001. arXiv:1507.03414. Bibcode:2015PhRvL.115g2001A. doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001. PMID 26317714. S2CID 119204136.
  5. ^ Zyla, P. A. (2020). "n MEAN LIFE". PDG Live: 2020 Review of Particle Physics. Particle Data Group. Retrieved 3 February 2022.
  6. ^ a b Okun, L.B. (1962). "The theory of weak interaction". Proceedings of 1962 International Conference on High-Energy Physics at CERN. International Conference on High-Energy Physics (plenary talk). CERN, Geneva, CH. p. 845. Bibcode:1962hep..conf..845O.
  7. ^ Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). "Quark Model" (PDF). Physics Letters B. Review of Particle Physics. 667 (1): 1–6. Bibcode:2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. hdl:1854/LU-685594.
  8. ^ Bethke, S. (2007). "Experimental tests of asymptotic freedom". Progress in Particle and Nuclear Physics. 58 (2): 351–386. arXiv:hep-ex/0606035. Bibcode:2007PrPNP..58..351B. doi:10.1016/j.ppnp.2006.06.001. S2CID 14915298.
  9. ^ Mann, Adam (2013-06-17). "Mysterious subatomic particle may represent exotic new form of matter". Science. Wired. Retrieved 2021-08-27.{{cite news}}: CS1 maint: url-status (link) — Z(3900) 입자 발견에 관한 뉴스 기사.

외부 링크

  • Wiktionary에서 hadron의 사전 정의