- 英
- quark
- 関
- 素粒子
WordNet
- (physics) hypothetical truly fundamental particle in mesons and baryons; there are supposed to be six flavors of quarks (and their antiquarks), which come in pairs; each has an electric charge of +2/3 or -1/3; "quarks have not been observed directly but theoretical predictions based on their existence have been confirmed experimentally"
PrepTutorEJDIC
- クォーク(あらゆる物質の基礎をなす3種の素粒子の一つ)
Wikipedia preview
出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2016/05/27 13:22:15」(JST)
[Wiki ja表示]
|
この項目では、素粒子の一種について説明しています。その他の用法については「クォーク (曖昧さ回避)」をご覧ください。 |
| クォーク |
|
ハドロンである陽子は、2つのアップ (u) と1つのダウン (d) による3つのクォークからなる。
|
| 型数 |
6 （アップ、ダウン、チャーム、ストレンジ、トップ、ボトム） |
| 組成 |
素粒子 |
| 粒子統計 |
フェルミ粒子 |
| グループ |
クォーク |
| 世代 |
第一、第二、第三世代 |
| 相互作用 |
強い相互作用
弱い相互作用
電磁相互作用
重力相互作用 |
| 反粒子 |
反クォーク (q) |
| 記号 |
q |
| 崩壊粒子 |
安定 |
| 電荷 |
+2⁄3 e, −1⁄3 e |
| 色荷 |
持つ |
| スピン |
1⁄2 |
| バリオン数 |
1⁄3 |
クォーク（quark）とは、素粒子のグループの一つである。レプトンとともに物質の基本的な構成要素であり、クォークはハドロンを構成する。クオークと表記することもある[1]。
クォークという名称は、1963年にモデルの提唱者の一人であるマレー・ゲルマンにより、ジェイムズ・ジョイスの小説『フィネガンズ・ウェイク』中の一節 "Three quarks for Muster Mark" から命名された[2][3] 。
目次
- 1 概要
- 2 ハドロンとクォーク
- 3 クォークの質量
- 4 多クォーク粒子
- 5 クォークの一覧
- 6 脚注
- 7 関連項目
- 8 外部リンク
概要
クォークは、現在の実験的事実から内部構造を持たないとされており、レプトン、ゲージ粒子およびヒッグス粒子とともに標準模型を構成する素粒子のグループである。クォークどうしは結合してハドロン（バリオンやメソンなど）と呼ばれる複合粒子を形成する。最も安定なハドロンは、原子核の構成要素である陽子および中性子である[4]。クォークの閉じ込めとして知られる現象により、クォークは相当な高エネルギー状態でなければ単独で観測されることはなく、ハドロンの中においてのみ観測することができる[5][6]。この理由により、クォークについて知られていることはハドロンの状態から分かることがほとんどであり、裸のクォークの性質はまだよく分かっていない。クォークが裸の状態で存在する「クォーク星」と呼ぶべきものが存在する可能性が指摘されており、生成過程としては天体の超新星爆発の後などが考えられている。クォーク星らしいと考えられる特徴を持つ天体が既にいくつか発見されている（クォークグルーオンプラズマも参照）。
クォークは、6種類（フレーバーと呼ばれる）存在し、三つの世代を形成する。すなわち、第一世代のアップ、ダウン、第二世代のチャーム、ストレンジ、および第三世代のトップ、ボトムである[7]。各世代は、電荷が正のものと負のもので対を作っている。クォークの質量は世代が上がるごとに増加する。より重たいクォークは粒子崩壊（高質量状態から低質量状態への変換）の過程を経てすぐにアップおよびダウンクォークに変化する。このようにアップおよびダウンクォークは安定であり、宇宙の中で最も多く存在するクォークである。一方のチャーム、ストレンジ、トップおよびボトムは、宇宙線や粒子加速器の中で起こるような高エネルギー衝突の中でしか生成されない。
クォークは、電荷、色荷、スピンおよび質量などさまざまな固有の性質を持つ。クォークは標準模型において唯一、四つの基本相互作用全ての影響を受ける素粒子のグループである。基本的な相互作用は、基本的な力として知られ、電磁力、重力、強い力および弱い力がある。また、電荷が素電荷の整数倍ではない唯一の知られている粒子である。全てのクォークのフレーバーについて、対応する反粒子が存在する。この反クォークは、クォークのいくつかの性質が大きさは等しいが符号が逆になった値（反数）を持つ。
クォークモデルは、二人の物理学者、マレー・ゲルマンおよびジョージ・ツワイクによって独立に1964年に提唱された[8]。クォークはハドロンを系統立てる枠組みの一部として導入され、SLACにおける深非弾性散乱実験で1968年に物理的な存在の証拠が発見された[9][10]。クォークのフレーバーの6つが全て加速器実験により観測されており、最後に見つかったのは1995年にフェルミラボで見つかったトップクォークである。[8]。
ハドロンとクォーク
クォークモデルが確立するまではハドロンが強い相互作用を行う粒子であり、また素粒子であると考えられていた。しかし異常磁気モーメントの問題、特に電荷を持たない中性子が強い磁気モーメントを持つ事は未解決問題であるとされていた。加えて新たなハドロンの発見が続き、結局は核子について、より小さい構成要素による構造を仮定せざるを得なくなった（クォークモデル参照）。現在では、ハドロンは、6種類のクォークとハドロン内部で強い相互作用を伝播する8種類のグルーオンとから構成されるものとして考えられている。
ハドロンは、バリオンと中間子（メソン）に分けられる。バリオンは価クォーク3個、中間子は価クォークと反価クォークの2個で構成される。例えば、
- バリオンである陽子はアップクォーク2個とダウンクォーク1個
- バリオンである中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個
- 中間子であるK中間子はストレンジクォーク1個と反アップクォーク1個
からなる。
クォークの質量
カレントクォーク1個の質量は、例えばアップクォーク (u) は電子の10倍、ダウンクォーク (d) は20倍程度だが、これらが集まると質量は普通とは違った結果になる。例えば、
- uudの組み合わせは陽子を構成するが、質量は10+10+20=40とはならず電子の1836倍程度
- uddでは中性子だが、10+20+20=50とはならず1839倍程度
となる。これは強い相互作用の結合エネルギーによるものである。
多クォーク粒子
これまでは、ハドロンは上記のように価クォーク2個の中間子または3個のバリオンの組み合わせでしか見つかっていなかった。しかし、理論上予測されていた価クォーク4個の組合わせからなるテトラクォークおよび5個の組み合わせからなるペンタクォークが発見された可能性がある。
クォークの一覧
クォークの性質[11]
| 世代 |
名前 |
記号 |
質量 (MeV/c2)* |
J |
B |
Q |
I3 |
C |
S |
T |
B′ |
反粒子 |
反粒子記号 |
第一
世代 |
アップ |
u |
1.7 - 3.1 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
+2⁄3 |
+1⁄2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
反アップ |
u |
| ダウン |
d |
4.1 - 5.7 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
−1⁄3 |
−1⁄2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
反ダウン |
d |
第二
世代 |
チャーム |
c |
7003129000000000000♠1290+50
−110 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
+2⁄3 |
0 |
+1 |
0 |
0 |
0 |
反チャーム |
c |
| ストレンジ |
s |
7002100000000000000♠100+30
−20 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
−1⁄3 |
0 |
0 |
−1 |
0 |
0 |
反ストレンジ |
s |
第三
世代 |
トップ |
t |
7005172900000000000♠172900±600 ±900 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
+2⁄3 |
0 |
0 |
0 |
+1 |
0 |
反トップ |
t |
| ボトム |
b |
7003419000000000000♠4190+180
−60 |
1⁄2 |
+1⁄3 |
−1⁄3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
−1 |
反ボトム |
b |
脚注
- ^ 学術用語集物理学編では「クォーク」を採用している。
- ^ "Three quarts for Mister Mark" (マーク氏に３クォートを！)という酒場での掛け声を、韻を踏むように改変した文章であるとゲルマンはしている
- ^ M. Gell-Mann (1995). The Quark and the Jaguar: Adventures in the Simple and the Complex. Henry Holt and Co. p. 180. ISBN 978-0-8050-7253-2.
- ^ “Quark (subatomic particle)”. Encyclopædia Britannica. 2008年6月29日閲覧。
- ^ R. Nave. “Confinement of Quarks”. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. 2008年6月29日閲覧。
- ^ R. Nave. “Bag Model of Quark Confinement”. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. 2008年6月29日閲覧。
- ^ R. Nave. “Quarks”. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. 2008年6月29日閲覧。
- ^ a b B. Carithers, P. Grannis (1995). “Discovery of the Top Quark” (PDF). Beam Line (SLAC) 25 (3): 4–16. http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/25/3/25-3-carithers.pdf 2008年9月23日閲覧。.
- ^ E.D. Bloom et al. (1969). “High-Energy Inelastic e–p Scattering at 6° and 10°”. Physical Review Letters 23 (16): 930–934. doi:10.1103/PhysRevLett.23.930.
- ^ M. Breidenbach et al. (1969). “Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering”. Physical Review Letters 23 (16): 935–939. doi:10.1103/PhysRevLett.23.935.
- ^ K. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010). “Review of Particle Physics: Quarks”. Journal of Physics G 37: 075021. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021. http://pdg.lbl.gov/2010/tables/rpp2010-sum-quarks.pdf.
関連項目
外部リンク
|
ウィキメディア・コモンズには、クォークに関連するメディアがあります。 |
- 核子を作っているもの - クォークの相互作用についても説明がある。
|
物理学における粒子の一覧 |
|
| 素粒子 |
| フェルミ粒子 |
| クォーク |
アップ (u) ・ ダウン (d) ・ チャーム (c) ・ ストレンジ (s) ・ トップ (t) ・ ボトム (b)
|
|
| レプトン |
電子 (e−
) ・ 陽電子 (e+
) ・ ミュー粒子 (μ±
) ・ タウ粒子 (τ±
) ・ ニュートリノ (ν
e ・ ν
μ ・ ν
τ)
|
|
|
| ボース粒子 |
| ゲージ粒子 |
光子 (γ) ・ ウィークボソン (W±
・ Z) ・ グルーオン (g)
|
|
| スカラー粒子 |
ヒッグス粒子 (H0
)
|
|
|
| その他 |
ゴースト場
|
|
|
仮説上の
素粒子 |
| 超対称性粒子 |
| ボシーノ |
ゲージーノ：フォティーノ ・ ウィーノ ・ ズィーノ ・ グルイーノ ・ グラビティーノ
ヒグシーノ ・ ニュートラリーノ ・ チャージーノ ・ アクシーノ
|
|
| スフェルミオン |
スクォーク・スレプトン
|
|
|
| ゲージ粒子 |
重力子 ・ Xボソン ・ Yボソン ・ W'ボソン ・ Z'ボソン
|
|
| 位相欠陥 |
磁気単極子・宇宙ひも
|
|
| その他 |
アクシオン (A0) ・ ディラトン ・ マヨロン (J) ・ ステライルニュートリノ ・ プレオン ・ タキオン
|
|
|
| 複合粒子 |
| ハドロン |
| バリオン/ハイペロン |
核子 (p ・ n) ・ 反核子 (p ・ n) ・ Δ ・ Λ ・ Σ ・ Ξ ・ Ω
|
|
| 中間子/クォーコニウム |
π ・ K ・ ρ ・ J/ψ ・ Υ ・ η ・ φ ・ ω ・ θ ・ B ・ D ・ T
|
|
|
| 異種原子 |
ポジトロニウム ・ ミューオニウム ・ パイオニウム ・ プロトニウム
|
|
| その他 |
原子核 ・ ハイパー核 ・ ダイクォーク ・ 原子 ・ 分子 ・ イオン ・ 超原子 ・ 超分子
|
|
|
仮説上の
複合粒子 |
| 異種ハドロン |
| 異種バリオン |
ペンタクォーク・ダイバリオン
|
|
| 異種中間子 |
テトラクォーク・ハイブリッドメソン・グルーボール
|
|
|
| その他 |
中間子分子・ポメロン
|
|
|
| 準粒子 |
ダヴィドフソリトン ・ 励起子 ・ マグノン ・ フォノン ・ プラズモン ・ ポラリトン ・ ポーラロン ・ ロトン
|
|
Japanese Journal
- 大場 一郎,中里 弘道,Zinovjev Gennady,室谷 心,平野 哲文
- 日本物理學會誌 66(4), 258-269, 2011-04-05
- 本解説記事は構成が通常の解説記事と異なるため,編集委員会より簡単に説明する.並木美喜雄先生は2010年4月21日に84歳で他界されました.本解説は並木先生の追悼解説記事として,並木先生がその発展に大きく貢献された高エネルギーハドロン・原子核衝突における流体的描像の物理についての最近の発展を,並木先生の功績を交えながら紹介していただいた.第1章では,並木先生に教えを受けた大場氏と中里氏に並木先生の業 …
- NAID 110008593706
- 26pGD-4 ドレル・ヤン反応、陽子陽子衝突型実験等を用いた研究(26pGD 実験核物理領域,素粒子論領域,素粒子実験領域,理論核物理領域合同シンポジウム:核子構造の3次元的な理解に向けて-反クォーク・軌道角運動量・グルーオンの役割,実験核物理領域)
Related Links
- クォーク (quark) とは、素粒子のグループの一つである。レプトンとともに物質の基本的 な構成要素であり、クォークはハドロンを構成する。クオークと表記することもある。 クォークという名称は、1963年にモデルの提唱者の一人であるマレー・ゲルマンにより、 ...
Related Pictures
