中野・西島・ゲルマンの法則
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中野・西島・ゲルマンの法則 (Gell-Mann?Nishijima formula, NNG formula) は、ハドロンバリオン数B、ストレンジネスS、およびアイソスピンI3と電荷Qとの関係を表す公式である。

この法則を基に、坂田模型大貫義郎などによるIOO対称性、SU(3)モデル、さらにクォークモデルが創られることになる。
概要

中野・西島・ゲルマンの法則は、西島和彦および中野董夫によって1953年に初めて提唱され[1]、その後のストレンジネスの概念の提案につながった。西島は、これを当初は"η荷"、後にエータ中間子と呼んでいた[2]マレー・ゲルマンは1956年に独立に同じ法則を導いた[3]。この法則の現代的な形式は、全てのフレーバー量子数(アイソスピン、アップダウン、ストレンジネス、チャームボトムネス、およびトップネス)およびバリオン数と電荷とを関連付ける。
公式

中野・西島・ゲルマンの法則の元来の形式は次のとおりである: Q = I 3 + 1 2 ( B + S ) .   {\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}(B+S).\ }

この方程式は、元々は実験に基づいて経験的に立てられた。現在では、これはクォークモデルから生じる結果として理解されている。特に、粒子の電荷Qは、そのアイソスピンI3および超電荷Yと次の関係を持つ: Q = I 3 + 1 2 Y .   {\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}Y.\ }

その後、チャーム、トップ、およびボトムクォークのフレーバーが発見され、この公式は一般化された。現在では次の形を取る: Q = I 3 + 1 2 ( B + S + C + B ′ + T ) {\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}(B+S+C+B^{\prime }+T)}

ここで、Qは電荷、I3はアイソスピンの第三成分、Bはバリオン数、およびS、C、B′、Tはストレンジネスチャームボトムネスおよびトップネス数である。

ハドロンのクォーク構成物の項によってこの公式を表現すると、以下の形となる:
Q = 2 3 [ ( n u − n u ¯ ) + ( n c − n c ¯ ) + ( n t − n t ¯ ) ] − 1 3 [ ( n d − n d ¯ ) + ( n s − n s ¯ ) + ( n b − n b ¯ ) ] {\displaystyle Q={\frac {2}{3}}\left[\left(n_{\text{u}}-n_{\bar {\text{u}}}\right)+\left(n_{\text{c}}-n_{\bar {\text{c}}}\right)+\left(n_{\text{t}}-n_{\bar {\text{t}}}\right)\right]-{\frac {1}{3}}\left[\left(n_{\text{d}}-n_{\bar {\text{d}}}\right)+\left(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}}\right)+\left(n_{\text{b}}-n_{\bar {\text{b}}}\right)\right]} B = 1 3 [ ( n u − n u ¯ ) + ( n c − n c ¯ ) + ( n t − n t ¯ ) + ( n d − n d ¯ ) + ( n s − n s ¯ ) + ( n b − n b ¯ ) ] {\displaystyle B={\frac {1}{3}}\left[\left(n_{\text{u}}-n_{\bar {\text{u}}}\right)+\left(n_{\text{c}}-n_{\bar {\text{c}}}\right)+\left(n_{\text{t}}-n_{\bar {\text{t}}}\right)+\left(n_{\text{d}}-n_{\bar {\text{d}}}\right)+\left(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}}\right)+\left(n_{\text{b}}-n_{\bar {\text{b}}}\right)\right]} I 3 = 1 2 [ ( n u − n u ¯ ) − ( n d − n d ¯ ) ] {\displaystyle I_{3}={\frac {1}{2}}[(n_{\text{u}}-n_{\bar {\text{u}}})-(n_{\text{d}}-n_{\bar {\text{d}}})]} S = − ( n s − n s ¯ ) ; {\displaystyle S=-\left(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}}\right);} C = + ( n c − n c ¯ ) ; {\displaystyle C=+\left(n_{\text{c}}-n_{\bar {\text{c}}}\right);} B ′ = − ( n b − n b ¯ ) ; {\displaystyle B^{\prime }=-\left(n_{\text{b}}-n_{\bar {\text{b}}}\right);} T = + ( n t − n t ¯ ) {\displaystyle T=+\left(n_{\text{t}}-n_{\bar {\text{t}}}\right)}

慣習により、フレーバー量子数、ストレンジネス、チャーム、ボトムネス、およびトップネスは、粒子の電荷と同じ符号を持つようになっている。


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出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)
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