Гиперзаряд - Hypercharge

В физика элементарных частиц, то сверхзаряд (чемодан гиперонический и обвинять ) Y из частица это квантовое число сохранено под сильное взаимодействие. Концепция гиперзаряда предусматривает единую оператор заряда что учитывает свойства изоспин, электрический заряд, и вкус. Гиперзаряд полезен для классификации адроны; одноименный слабый гиперзаряд играет аналогичную роль в электрослабое взаимодействие.

Определение

Hypercharge - одно из двух квантовые числа из SU (3) модель адронов, рядом с изоспин я₃. Одного изоспина достаточно для двух кварк ароматы, а именно
ты
и
d
- в настоящее время известно шесть разновидностей кварков.

SU (3) диаграммы веса (см. ниже) являются двумерными с координатами, относящимися к двум квантовым числам, я₃ (также известный как я_z), какой z-компонент изоспина и Y, который является гиперзарядом (сумма странность S, очарование C, бездонность B′, вершина Т, и барионное число B). Математически гиперзаряд

{ Displaystyle Y = S + C + B ^ { prime} + T + B.}

Сильные взаимодействия сохраняют гиперзаряд, а слабые - нет.

Связь с электрическим зарядом и изоспином

В Формула Гелл-Манна – Нисиджимы связывает изоспин и электрический заряд

{ displaystyle Q = I_ {3} + { tfrac {1} {2}} Y,}

куда я₃ является третьим компонентом изоспина и Q - заряд частицы.

Изоспин создает мультиплеты частиц, средний заряд которых связан с гиперзарядом:

{ displaystyle Y = 2 { bar {Q}}.}

поскольку гиперзаряд одинаков для всех членов мультиплета, а среднее значение я₃ значения 0.

Модель SU (3) применительно к гиперзаряду

Модель SU (2) имеет мультиплеты характеризуется квантовым числом J, что является общим угловой момент. Каждый мультиплет состоит из 2J + 1 подсостояния с равноотстоящими значениями J_z, образуя симметричный расположение видно в атомные спектры и изоспин. Это формализует наблюдение, что некоторые сильные распады барионов не наблюдались, что привело к предсказанию массы, странности и заряда
Ω⁻
барион.

SU (3) имеет супермультиплеты содержащие SU (2) мультиплеты. SU (3) теперь нужны два числа, чтобы указать все его подсостояния, которые обозначаются λ₁ и λ₂.

(λ₁ + 1) указывает количество точек в самой верхней части шестиугольник пока (λ₂ + 1) указывает количество точек на нижней стороне.

SU (3) синглетная весовая диаграмма, куда Y это гиперзаряд и я₃ является третьим компонентом изоспина.
Диаграмма веса триплета SU (3)
Весовая диаграмма SU (3) септет, октет и нонет Обратите внимание на сходство с обеими диаграммами справа. Число, используемое для описания весовой диаграммы, зависит от того, имеет ли частица (частицы), занимающие центр диаграммы, одно, два или три различных имени.
Мезоны спина 0 образуют нонет. K:Каон, π:пион, η:эта мезон.
В октет света вращение -1/2 барионы, описанные в SU (3). n:нейтрон, п:протон, Λ:Лямбда-барион, Σ:Сигма барион, Ξ:Xi барион.
Диаграмма веса декуплета SU (3) Обратите внимание на сходство с диаграммой справа.
Комбинация трех вверх, вниз или странно кварки с общим вращением 3/2 образуют так называемые барионный декуплет. Нижняя шестерка - гипероны. S: странность, Q: электрический заряд.

Примеры

В нуклон группа (протоны с Q = +1 и нейтроны с Q = 0) имеют средний заряд +1/2, поэтому у них обоих есть гиперзаряд Y = 1 (барионное число B = +1, S = C = B′ = Т = 0). Из формулы Гелл-Манна – Нисиджимы мы знаем, что протон имеет изоспин я₃ = +1/2, а нейтрон имеет я₃ = −1/2.
Это также работает для кварки: для вверх кварк, с зарядом +2/3, и я₃ из +1/2, мы выводим гиперзаряд 1/3из-за своего барионного числа (поскольку три кварка составляют барион, кварк имеет барионное число 1/3).
Для странный кварк, с зарядом -1/3, барионное число 1/3 и странность −1 мы получаем гиперзаряд Y = −2/3, поэтому мы выводим я₃ = 0. Это означает, что a странный кварк сам создает изоспиновый синглет (то же самое происходит с очарование, Нижний и верх кварки), а вверх и вниз составляют изоспиновый дублет.

Практическое устаревание

Гиперзаряд - это концепция, разработанная в 1960-х годах для организации групп частиц в "зоопарк частиц " и развивать для этого случая законы сохранения, основанные на наблюдаемых ими преобразованиях. С появлением кварковая модель, теперь очевидно, что гиперзаряд Y это следующая комбинация чисел вверх (п_ты), вниз (п_d), странный (п_s), очарование (п_c), верх (п_т) и Нижний (п_б):

{ displaystyle Y = { tfrac {1} {3}} left (n_ {u} + n_ {d} -2n_ {s} + 4n_ {c} -2n_ {b} + 4n_ {t} right) .}

В современных описаниях адрон взаимодействия стало очевиднее рисовать Диаграммы Фейнмана прослеживаются через отдельные кварки, составляющие взаимодействующие барионы и мезоны, а не подсчет квантовых чисел гиперзарядов. Слабый гиперзаряд, однако, остается практическим использованием в различных теориях электрослабое взаимодействие.