チャーム・クォークとは？わかりやすく解説

チャームクォーク
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	第二世代
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	反チャームクォーク(c)
理論化	シェルドン・グラショー; ジョン・イリオポロス; ルチャーノ・マイアーニ(1970)
発見	バートン・リヒターら (SLAC); (1974); サミュエル・ティンら (BNL); (1974)
記号	c
質量	1.27+0.07; −0.09 GeV/c2
崩壊粒子	ストレンジクォーク、ダウンクォーク
電荷	+2⁄3 e
カラー	持つ
スピン	1⁄2
チャーム	1
弱アイソスピン	LH: + 1⁄2, RH: 0
弱超電荷	LH: + 1⁄3, RH: + 4⁄3
	テンプレートを表示

チャームクォーク（英: charm quark、記号:c）は、物質を構成する主要な素粒子の一つで、第二世代のクォークである。

概要

チャームクォークは、+2/3e の電荷を持ち、クォークの中で3番目に質量が大きく、約 1.3 GeVである（これは核子の質量の約 1.5 倍である）。

チャームクォークは、1970年にシェルドン・グラショウ、ジョン・イリオポロス、ルチャーノ・マイアーニにより存在が予測された。当時、クォークは、アップクォーク、ダウンクォーク、ストレンジクォークのみが知られていた。予測は複数の事象を統一的に説明できるようにされたのであるが、ごく簡単に言えば、ミューオン、ミューニュートリノ、ストレンジクォークの組みの関係は、電子、電子ニュートリノ、ダウンクォーク、アップクォークの組の最初の3つの粒子と類似性があり、最初の組にも後の組のアップクォークに相当するものがあるのではないかと考えたのである。そこで実際に存在すれば魅力的だと「チャーム」と名付けられた。

この予測は、1974年にサミュエル・ティン率いる米国のブルックヘブン国立研究所(BNL)のチームとバートン・リヒター率いるスタンフォード線形加速器センター(SLAC)のチームによって、それぞれ独自にチャームクォークと反チャームクォークからなるジェイプサイ中間子(J/ψ)が発見されたことにより確認された。BNL のチームは新しい粒子を J 中間子と命名し、SLAC のチームは ψ 中間子と命名したが、名前を一本化する協議が失敗し、妥協案として J/ψ中間子が採用された。サミュエル・ティンとバートン・リヒターは、ジェイプサイ中間子の発見により1976年のノーベル物理学賞を受賞している。

チャームクォークを含むハドロン

D 中間子はチャームクォーク(または反チャームクォーク)とアップクォークもしくはダウンクォークからなっている。
D_s 中間子はチャームクォークとストレンジクォークからなっている。
J/ψ中間子のようにチャーム－反チャーム対をもつ中間子はチャーモニウムと呼ばれる。
チャームをもつバリオンはストレンジネスをもつバリオンにならって命名される。例：Λ_c粒子

脚注

[脚注の使い方]

^ K. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010年). “PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'”. Particle Data Group. 2010年8月11日閲覧。
^ Carl Rod Nave. “Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction”. 2010年12月6日閲覧。 “The c quark has about 5% probability of decaying into a d quark instead of an s quark.”
^ K. Nakamura et al. (2010). “Review of Particles Physics: The CKM Quark-Mixing Matrix”. J. Phys. G 37 (075021): 150.

[PDG2010-1] K. Nakamura et al. (Particle Data Group) (2010年). “PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'”. Particle Data Group. 2010年8月11日閲覧。

[hyperphysics-2] Carl Rod Nave. “Transformation of Quark Flavors by the Weak Interaction”. 2010年12月6日閲覧。 “The c quark has about 5% probability of decaying into a d quark instead of an s quark.”

[PDG2010_CKM-3] K. Nakamura et al. (2010). “Review of Particles Physics: The CKM Quark-Mixing Matrix”. J. Phys. G 37 (075021): 150.

[1]

[2]

[3]

チャーム・クォークとは？わかりやすく解説

チャーム‐クオーク【charm quark】