강입자

3. 성질

쿼크 모형에 따르면, 강입자의 특성은 주로 원자가 쿼크에 의해 결정된다. 예를 들어, 양성자는 두 개의 업 쿼크와 하나의 다운 쿼크로 구성되어 +1의 전하를 갖는다. 쿼크는 색전하를 가지지만, 색가둠 현상으로 인해 강입자는 총 색전하가 0, 즉 "무색" 또는 "백색"이어야 한다.

모든 소립자와 마찬가지로 강입자에는 푸앵카레 군의 표현에 해당하는 양자수가 할당된다. 여기에는 스핀 양자수(), 고유 패리티(또는 P-패리티)(), 전하 켤레(또는 C-패리티)(), 입자의 질량()이 포함된다. 강입자의 질량은 원자가 쿼크의 질량과 거의 관련이 없으며, 질량-에너지 등가 원리에 의해 대부분의 질량은 강력 상호작용과 관련된 많은 에너지에서 나온다. 강입자는 아이소스핀, 기묘도 등의 맛 양자수도 가질 수 있다.

강입자는 들뜬 상태를 가지며, 이를 공명이라고 한다. 각 바닥 상태 강입자는 여러 들뜬 상태를 가질 수 있으며, 실험에서 수백 가지의 다양한 공명이 관찰되었다. 공명은 강한 핵력으로 매우 빠르게(약 초) 붕괴된다.

물질의 다른 상에서 강입자는 사라질 수 있다. 예를 들어, 매우 높은 온도와 높은 압력에서 쿼크의 맛이 충분히 많지 않으면 양자 색역학(QCD) 이론은 쿼크와 글루온이 더 이상 강입자 내에 갇히지 않을 것이라고 예측한다. 점근적 자유성으로 알려진 이 속성은 1GeV(기가전자볼트)와 1TeV(테라전자볼트) 사이의 에너지 범위에서 실험적으로 확인되었다.

3. 1. 양자수

이 양자수들은 쿼크만이 가지는 양자수이기도 하다. 쿼크는 이 외에도 색전하를 가지지만, 강입자 전체의 색전하는 백색(0)이다. 강입자에 한정되지 않는 양자수로는 전하나 스핀 등이 있다.

4. 강입자의 종류

강입자는 크게 중입자(바리온)와 중간자(메손)로 분류된다. 바리온은 홀수 개의 쿼크로 구성되어 반정수 스핀을 갖는 페르미온이고, 중간자는 짝수 개의 쿼크로 구성되어 정수 스핀을 갖는 보손이다.

양성자와 중성자 외에도, 테트라쿼크(4개의 쿼크), 펜타쿼크(5개의 쿼크), 다이바리온(6개의 쿼크) 등 다양한 이국적 강입자가 존재할 수 있다. 다만, 이러한 구성 쿼크 수는 쿼크 모형적인 관점이며, 실제로는 쿼크, 반쿼크, 글루온이 강입자 내에 부정수(不定數)로 존재한다.

4. 1. 중입자 (바리온)

• 바리온은 3개의 쿼크로 구성되며, 스핀이 반정수인 페르미 입자(페르미온)이다.
• 중간자는 쿼크와 반쿼크 쌍으로 구성되며, 스핀이 정수인 보스 입자(보손)이다.

4. 1. 1. 이국적 중입자

4. 2. 중간자 (메손)

• 바리온은 쿼크 3개로 구성되며, 스핀이 반정수인 페르미 입자이다.
• 중간자는 쿼크와 반쿼크 쌍으로 구성되며, 스핀이 정수인 보손이다.

4. 2. 1. 이국적 중간자

참조

_[1] 논문 Observation of the Resonant Character of the Z(4430)⁻ State
_[2] 웹사이트 n MEAN LIFE https://pdglive.lbl.[...] Particle Data Group 2020
_[3] 서적 Particle physics 2017
_[4] 문서 ラテン文字翻字:{{ラテン翻字|grc|hadros}}
_[5] 논문 Review of Particle Physics – Quark Model http://pdg.lbl.gov/2[...]
_[6] 논문 Experimental tests of asymptotic freedom