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로 중간자

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목차

1. 개요

로 중간자는 1961년 로렌스 버클리 국립 연구소에서 발견된 쿼크와 반쿼크의 결합 상태로, 파이온의 여기 상태이다. 스핀 1을 가지는 벡터 중간자이며, 파이온보다 질량이 훨씬 크다. 로 중간자는 전하를 띤 로 중간자(ρ⁺, ρ⁻)와 중성 로 중간자(ρ⁰)로 나뉜다.

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2. 역사

1961년, 여러 차례의 실패 끝에, 로렌스 버클리 국립 연구소에서 로 중간자와 오메가 중간자가 발견되었다.[4]

3. 구성

로 중간자는 쿼크와 반쿼크의 결합 상태로, 파이온의 여기 상태이다. 파이온과 달리 로 중간자는 스핀 ''j'' = 1 (벡터 중간자)을 가지며 질량이 훨씬 더 크다. 파이온과 로 중간자 사이의 이러한 질량 차이는 쿼크와 반쿼크 사이의 큰 초미세 상호작용 때문이다. De Rujula–Georgi–Glashow 설명은 파이온의 가벼움을 손지르 대칭성 파괴의 결과가 아닌 우연의 결과로 귀속시킨다는 비판을 받는다.[7]

로 중간자는 지역적 특성이 유도 중력(양자 색역학(QCD)에서 발생)인 자발적 대칭성 파괴 게이지 대칭성의 게이지 보존으로 생각할 수 있다. 이 파괴된 게이지 대칭성(숨겨진 지역 대칭성)은 맛에 작용하는 전역 대칭성 손지르 대칭성과는 구별된다. 하워드 조지는 "손지르 대칭성의 벡터 극한" 논문에서 숨겨진 지역 대칭성에 대한 많은 문헌을 비선형 시그마 모델로 돌렸다.[7]

4. 종류 및 특성

로 중간자는 쿼크와 반쿼크의 결합으로 이루어져 있으며, 파이온의 여기 상태이다. 파이온과 달리 로 중간자는 스핀 ''j'' = 1 (벡터 중간자)을 가지며 질량이 훨씬 크다. 이러한 질량 차이는 쿼크와 반쿼크 사이의 큰 초미세 상호작용 때문이다.

로 중간자는 자발적 대칭성 파괴의 게이지 보존으로 생각할 수 있다. 이 파괴된 게이지 대칭성은 맛에 작용하는 전역적 대칭성 손지르 대칭성과는 다르다.

로 중간자는 전하를 띤 로 중간자(ρ⁺, ρ⁻)와 중성 로 중간자(ρ⁰)로 나뉜다. 전하를 띤 로 중간자는 위 쿼크와 반 아래 쿼크 (ρ⁺) 또는 아래 쿼크와 반 위 쿼크 (ρ⁻)로 구성되며, 중성 로 중간자는 위 쿼크와 반 위 쿼크, 아래 쿼크와 반 아래 쿼크의 선형 결합으로 구성된다.

로 중간자[9]
입자 이름입자 기호반입자 기호쿼크 구성[7]질량 (MeV/c2)[8]IGJPCSCB'평균 수명 (s)[8]일반적으로 붕괴됨 (붕괴의 5% 이상)
전하를 띤 로 중간자[9](770)(770)1+1−000[10]
중성 로 중간자[9](770)자기 자신\mathrm{\tfrac{u\bar{u}-d\bar{d}}{\sqrt 2}}\,1+1−−000[10]


4. 1. 전하를 띤 로 중간자 (ρ⁺, ρ⁻)

전하를 띤 로 중간자(ρ⁺, ρ⁻)는 위 쿼크와 반 아래 쿼크 (ρ⁺) 또는 아래 쿼크와 반 위 쿼크 (ρ⁻)로 구성된다.[7] 질량은 약 MeV/c²이다.[8] 아이소스핀은 1, G-패리티는 +, 총 각운동량은 1, 패리티는 - 이다. 평균 수명은 약 초이며,[10] 주로 파이온⁺와 파이온⁰로 붕괴한다.

전하를 띤 로 중간자[9]
입자 이름입자 기호반입자 기호쿼크 구성질량 (MeV/c²)IGJPCSCB'평균 수명 (s)일반적으로 붕괴됨
전하를 띤 로 중간자(770)(770)1+1−000[10]


4. 2. 중성 로 중간자 (ρ⁰)

위 쿼크와 반 위 쿼크, 아래 쿼크와 반 아래 쿼크의 선형 결합으로 구성된다.

:\mathrm{\tfrac{u\bar{u}-d\bar{d}}{\sqrt 2}}\,

질량은 약 MeV/c²이다. 아이소스핀은 1, G-패리티는 +, 총 각운동량은 1, 패리티와 C-패리티는 - 이다.[9] 평균 수명은 약 초이며,[10] 주로 파이온+ 와 파이온-로 붕괴한다.[9]

중성 로 중간자[9]
입자
기호		반입자
기호		쿼크
구성		질량 (MeV/c2)IGJPCSCB'평균 수명 (s)일반적으로 붕괴됨
(붕괴의 5% 이상)
(770)자기 자신\mathrm{\tfrac{u\bar{u}-d\bar{d}}{\sqrt 2}}\,1+1−−000[10]


참조

[1] 논문 Review of Particle Physics
[2] 문서 There should be a small mass difference between the Rho+ and the Rho0 that can be attributed to the electromagnetic self-energy of the particle as well as a small effect due to isospin breaking arising from the light quark masses; however, the current experimental limit is that this mass difference is less than 0.7 MeV.
[3] 문서 Neutral rho mesons can decay to a pair of electrons or muons which occurs with a branching ratio of 5e-5. This decay of the neutral rho to leptons can be interpreted as a mixing between the photon and rho. In principle the charged rho mesons mix with the weak vector bosons and can lead to decay to an electron or muon plus a neutrino; however, this has never been observed.
[4] 논문 Discovery of omega meson-first neutral vector meson: one researcher's personal account - Discovery story
[5] 논문 Hadron masses in a gauge theory American Physical Society (APS) 1975-07-01
[6] 논문 Vector realization of chiral symmetry Elsevier BV
[7] 문서 C. Amsler et al. (2008): Quark Model http://pdg.lbl.gov/2[...]
[8] 문서 The exact value depends on the method used. See the given reference for detail. In the table, data used is from tau decays and electron–positron annihilation.
[9] 문서 C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ρ http://pdg.lbl.gov/2[...]
[10] 문서 PDG reports the resonance width (Γ). Here the conversion τ = ħ/Γ is given instead.
[11] 문서 C. Amsler et al. (2008): Quark Model http://pdg.lbl.gov/2[...]
[12] 문서 C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ρ http://pdg.lbl.gov/2[...]
[13] 저널 http://pdg8.lbl.gov/[...]


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