ハイペロン

ハイペロン（テンプレート:Lang-en-short）は、ストレンジクォークを含むが、チャームクォーク、ボトムクォークおよびトップクォークを含まないバリオンである。言い換えると、ストレンジネスを持つが、チャーム、ボトムネス、トップネスを持たないバリオンである。重核子、超核子、超重粒子とも言うと一般向けの書籍に書かれているようだが、素粒子・原子核の専門書では見かけられない。さらには、素粒子・原子核の研究を行っている物理学者がこれらの和名で呼ぶことは皆無と行って良いほど無い。

性質

すべてのハイペロンは、バリオンでありフェルミオンである。すなわち、それらは半整数スピンを持ちフェルミ＝ディラック統計に従う。それらはすべて強い核力を経由して相互作用し、ハドロンを形成する。それらは三つの軽いクォークから構成され、少なくともその一つはストレンジクォークである。ストレンジクォークを含むため、それらはストレンジバリオンである。ハイペロンはパリティ非保存の弱い崩壊をする。

寿命は10^-10～10^-8秒と、核子に比べきわめて短命であり、その質量は核子より数割重たい。また、1つの核子と、1つまたはいくつかの中間子に崩壊する。

個々のハイペロンの性質についてはバリオンも参考のこと。

種類

ファイル:Octeto bariônico.png

バリオン8重項。最上段のn・p以外のΣ・Ξ・Λがハイペロンである。Qは電荷、Sはストレンジネス。

ファイル:Decupleto bariônico.png

バリオン10重項は、全スピンが3/2になる三つのu、dまたはsクォークの組合せで構成される。最上段のΔ以外の下の六のつΣ^*・Ξ^*・Ωがハイペロンである。

ハイペロンの種類には、Σ粒子、Ξ粒子、Λ粒子、Σ^*粒子、Ξ^*粒子、Ω粒子がある。アイソスピンの第3成分を考慮に入れる（アップクォークとダウンクォークを区別する）と、全部で12種類が存在する。

シグマハイペロンは、テンプレート:粒子の記号、テンプレート:粒子の記号およびテンプレート:粒子の記号の三種類が存在する。それらは、約テンプレート:Valの静止エネルギーおよび約テンプレート:Valの寿命を持つ。テンプレート:粒子の記号は例外でその寿命はテンプレート:Val以下である。

ラムダハイペロンは、テンプレート:粒子の記号の一種類が存在する。それは、テンプレート:Valの静止エネルギーおよびテンプレート:Valの寿命を持つ。

グザイハイペロンは、テンプレート:粒子の記号およびテンプレート:粒子の記号の二種類が存在する。それらは、テンプレート:Valおよびテンプレート:Valの静止エネルギーとテンプレート:Valおよびテンプレート:Valの寿命を持つ。

オメガハイペロンは、テンプレート:粒子の記号の一種類が存在する。それは、テンプレート:Valの静止エネルギーおよびテンプレート:Valの寿命を持つ。

8重項

sdd = Σ^-

(sud + sdu) / √2 = Σ⁰

uus = Σ⁺

dss = Ξ^-

uss = Ξ⁰

(sud - sdu) / √2 = Λ⁰

10重項

(sdd + dsd + dds) / √3 = Σ^*-

(uds + sdu + usd + dsu + sud + sdu) / √6 = Σ^*0

(uus + usu + suu) / √3 = Σ^*+

(dss + sds + ssd) / √3 = Ξ^*-

(uss + sus + ssu) / √3 = Ξ^*0

sss = Ω^-

崩壊反応

ストレンジネスは強い相互作用によって変換されるので、基底状態ハイペロンは強い崩壊をしない。しかしながら、それらは強い相互作用に関与している。

Λ崩壊

テンプレート:粒子の記号 → テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号

テンプレート:粒子の記号も次の過程により滅多に起こらない崩壊をする:

テンプレート:粒子の記号 → テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号

Σ崩壊

テンプレート:粒子の記号 → テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号

Ξ崩壊

テンプレート:粒子の記号 → テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号

テンプレート:粒子の記号粒子は、"カスケード"ハイペロンとしても知られる。それらは最初にテンプレート:粒子の記号へ崩壊しテンプレート:粒子の記号を放射することで核子へ崩壊する二段階カスケード崩壊を起こすことからこの名前が付いた。

Ω⁻崩壊

テンプレート:粒子の記号は、バリオン数+1および超電荷-2を持ち、そのストレンジネスは−3となる。それは陽子または中性子へ崩壊する多重フレーバー変換弱崩壊を起こす。マレー・ゲルマンのSU(3)モデル（ときに八道説と呼ばれる）はこのハイペロンの存在、質量および弱崩壊のみが可能であることを予測する。

その存在に対する実験的証拠は、1964年にブルックヘブン国立研究所で発見された。粒子加速器によるその形成と観測のさらなる例によって、SU(3)モデルは確証されている。

テンプレート:粒子の記号 → テンプレート:粒子の記号 + テンプレート:粒子の記号

研究

ハイペロンは通常の原子核には含まれないので、原子核内でパウリの排他原理の制約を受けない。そのため、ハイペロンを使って原子核の内部を探ることができる。

ハイペロン-核子相互作用を研究することで、一般化された強い相互作用の性質がわかる。ハイパー核を作りそのエネルギー準位を調べることによって、この相互作用の研究が行われている。

ハイペロンの初めての研究は1950年代に始まった。物理学者たちは粒子の組織的な分類を作り上げることに駆り立てられた。今日、この領域の研究は、CERN、フェルミラボ、SLAC、JLAB、ブルックヘブン国立研究所、KEKなどの世界中の多くの施設から得られるデータに対して行われている。ハイペロンに対する議題は、CP対称性の破れの探索、スピンの計測、励起状態の研究（一般的に分光学と呼ばれる）そしてペンタクォークおよびダイバリオンのようなエキゾチック状態の探索などがある。