ハドロン

緑とマゼンタ("antigreen")の矢印は、中間子を表す白に打ち消し合い、赤、緑、青の矢印はバリオンを表す白に打ち消し合い、黄色("antiblue")、マゼンタ、シアン("antibaryon")の矢印は、antibaryonを表す白に打ち消し合います。
すべてのタイプのハドロンは総色電荷がゼロです(三つの例を示します)

クォークモデルによれば、ハドロンの性質は、主にそのいわゆる価電子クォークによって決定される。 例えば、陽子は2つのアップクォーク(それぞれ電荷が+2≤3、合計が+4≤3)と1つのダウンクォーク(電荷が-1≤3)で構成されている。 これらを一緒に加えると、+1のプロトン電荷が得られる。 クォークも色電荷を持っていますが、ハドロンは色閉じ込めと呼ばれる現象のために全色電荷を持たなければなりません。 つまり、ハドロンは”無色”または”白”でなければなりません。 これが起こるための最も簡単な方法は、1つの色のクォークと対応する反色の反クォーク、または異なる色の3つのクォークを使用することです。 第一の配列を持つハドロンは中間子の一種であり、第二の配列を持つハドロンはバリオンの一種である。

質量のない仮想グルーオンは、ハドロン内の粒子の大部分を数値的に構成しています。 クォークを結合する強力グルーオンの強さは、巨大な(m)クォーク(E>mc2)で構成される共鳴を持つのに十分なエネルギー(E)を有する。 一つの結果は、仮想クォークと反クォークの短命のペアが継続的に形成され、ハドロン内で再び消失しているということです。 仮想クォークは安定な波束(量子)ではなく、不規則で過渡的な現象であるため、どのクォークが現実であり、どの仮想であるかを尋ねることは意味がなく、小さな過剰だけがハドロンの形で外部から明らかである。 したがって、ハドロンまたは反ハドロンが(典型的には)2または3個のクォークからなると述べられている場合、これは技術的にはクォーク対反クォークの定数過剰を指す。

すべての亜原子粒子と同様に、ハドロンにはポアンカレ群の表現に対応する量子数が割り当てられています: ここで、Jはスピン量子数、pは固有パリティ(またはPパリティ)、Cは電荷共役(またはCパリティ)、mは粒子の質量である。 ハドロンの質量は原子価クォークの質量とはほとんど関係がないことに注意してください。 ハドロンはまた、アイソスピン(Gパリティ)やストレンジネスなどのフレーバー量子数を運ぶこともある。 すべてのクォークはバリオン数(b)と呼ばれる加法的で保存された量子数を持ち、クォークの場合は+1≤3、反クォークの場合は-1≤3である。 これは、バリオン(3つ、5つ、またはより大きな奇数のクォークからなる複合粒子)はB=1を持ち、中間子はb=0を持つことを意味します。

ハドロンは共鳴として知られる励起状態を持っています。 それぞれの基底状態ハドロンはいくつかの励起状態を持つことができ、実験では数百の共鳴が観測されている。 共鳴は強い核力を介して非常に迅速に(約10-24秒以内に)減衰する。

物質の他の段階では、ハドロンは消えるかもしれません。 例えば、非常に高い温度と高い圧力では、クォークのフレーバーが十分に多くない限り、量子色力学(QCD)の理論は、クォークとグルーオンはもはやハドロン内に閉じ込められないと予測している。 この性質は漸近自由度として知られており、1GeV(ギガ電子ボルト)と1TeV(テラ電子ボルト)の間のエネルギー範囲で実験的に確認されている。

プロトンと反陽子を除く全ての自由ハドロンは不安定である。

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