グザイ粒子

グザイ粒子（グザイりゅうし）とは、素粒子物理学においてバリオンに分類されるハドロンの一種である。1つのアップクォークまたはダウンクォークおよびそれより重い2つのクォークから構成される複合粒子である。

概略

グザイ粒子は、その不安定な状態からカスケード粒子とも呼ばれ、直ちに崩壊鎖を通じてより軽い粒子に崩壊する。1964年にブルックヘブン国立研究所で初めて発見されたとされているが^[1]、それ以前の1954年にクライド・カワンによって発見されたとする記述もある^[2]。

Ξ−
b は、カスケードb粒子とも呼ばれ、3世代のクォークを全て含む。フェルミ国立加速器研究所のD0及びCDF実験によって発見され、2007年 6月12日に公表された。3世代全てのクォークからなる粒子が発見されたのは初めてで、ダウンクォーク、ストレンジクォーク、ボトムクォークから構成されていた。D0のグループは 5.774±0.019 GeV⁄c² という質量を測定したが、CDFのグループは 5.7929±0.0030 GeV⁄c² という質量を測定した。この2つの測定値はお互いに矛盾しているが、パーティクルデータグループの world average mass は、5.7924±0.0030 GeV⁄c² の値を採用している。明示されない場合には、アップクォークとダウンクォーク以外のクォークはストレンジクォークであるが、Ξ−
b はアップクォーク1つ、ストレンジクォーク1つとボトムクォーク1つからなり、Ξ0
bb は1つのアップクォークと2つのボトムクォークからなる。

また、2017年 7月6日にはCERNのLHCで 3621 MeV⁄c² の質量を持つΞ++
cc という粒子が合成されたと発表された^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]。今回の実験では、Ξ+
cc の合成の再現実験にも取り組んだが、過去の実験の再現には至らなかった^[9]^[10]。

グザイ粒子^[11]^[12]^[13]^[14]
粒子	記号	クォーク組成	静止質量 MeV/c2	アイソスピン I	スピン（パリティ） J^P	Q	S	C	B	半減期 s	崩壊
グザイ^[15]	Ξ⁰	uss	1314.86±0.20	1⁄2	1⁄2^{+^*}	0	−2	0	0	(2.90±0.09)×10⁻¹⁰	Λ⁰ + π⁰
グザイ^[16]	Ξ⁻	dss	1321.31±0.13	1⁄2	1⁄2^{+^*}	−1	−2	0	0	(1.639±0.015)×10⁻¹⁰	Λ⁰ + π⁻
共鳴グザイ^[17]	Ξ⁰(1530)	uss	1531.80(32)	1⁄2	3⁄2⁺	0	−2	0	0		Ξ + π
共鳴グザイ^[17]	Ξ⁻(1530)	dss	1535.0(6)	1⁄2	3⁄2⁺	−1	−2	0	0		Ξ + π
チャームグザイ^[18]	Ξ+ c	usc	2467.9±0.4	1⁄2	1⁄2* ^{+^*}	+1	−1	+1	0	(4.42±0.26)×10⁻¹³	Xi Decay Modes (PDF)
チャームグザイ^[18]	Ξ0 c	dsc	2471.0±0.4	1⁄2	1⁄2* ^{+^*}	0	−1	+1	0	1.12+0.13 −0.10×10⁻¹³	Xi Decay Modes (PDF)
共鳴チャームグザイ^[18]	Ξ^'+ c	usc	2575.7±3.1	1⁄2	1⁄2⁺^{[† 1]}	+1	−1	+1	0		Ξ+ c + γ
共鳴チャームグザイ^[18]	Ξ^'0 c	dsc	2578.0±2.9	1⁄2	1⁄2⁺^{[† 1]}	0	−1	+1	0	1.1×10⁻¹³	Ξ0 c + γ
ダブルチャームグザイ^[5]	Ξ++ cc	ucc	3621.40 ± 0.72 ± 0.27 ± 0.14	1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	+2	0	+2	0		Λ+ c + K⁻ + π⁺ + π⁺
ダブルチャームグザイ^[a]^[19]	Ξ+ cc	dcc	3518.9±0.9^[c]	1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	+1	0	+2	0	3.3×10⁻¹⁴^[a]	Λ+ c + K⁻ + π⁺^[e]または p⁺ + D⁺ + K⁻^[e]
ボトムグザイ^[20]	Ξ0 b	usb	5792±3	1⁄2*	1⁄2* ⁺*	0	−1	0	−1	1.42+0.28 −0.24×10⁻¹²^[b]	Xi Decay Modes (PDF)
ボトムグザイまたはカスケードB^[20]^[11]^[14]	Ξ− b	dsb	5792.9±3.0	1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	−1	−1	0	−1	1.42×10⁻¹²	Xi Decay Modes (PDF) (Ξ⁻ + J/ψ)
ダブルボトムグザイ^{[† 1]}	Ξ0 bb	ubb		1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	0	0	0	−2
ダブルボトムグザイ^{[† 1]}	Ξ− bb	dbb		1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	−1	0	0	−2
チャームボトムグザイ^{[† 1]}	Ξ+ cb	ucb		1⁄2*	1⁄2* ⁺	+1	0	+1	−1
チャームボトムグザイ^{[† 1]}	Ξ0 cb	dcb		1⁄2*	1⁄2* ^{+^*}	0	0	+1	−1

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f †印の粒子は観測も検出もされていない。

脚注

[脚注の使い方]

^ R. Nave. “The Xi Baryon”. Hyperphysics. 2009年6月20日閲覧。
^ ブリタニカ百科事典
^ "The LHCb experiment is charmed to announce observation of a new particle with two heavy quarks" (Press release). CERN. 6 July 2017. 2017年7月12日閲覧。
^ Corinne Pralavorio (6 July 2017). "LHCb announces a charming new particle" (Press release). CERN. 2017年7月12日閲覧。
^ ^a ^b LHCb Collaboration (6 July 2017). "Observation of the doubly charmed baryon Ξ++
cc ". arXiv:1707.01621v1 [hep-ex]。
^ Chang, Kenneth (2017年7月6日). “CERN Physicists Find a Particle With a Double Dose of Charm” (英語). The New York Times. ISSN 0362-4331. OCLC 1645522 2017年7月12日閲覧。
^ Ryan F. Mandelbaum (2017年7月6日). “New Particle Discovery Reignites Decade-Old Physics Controversy” (英語). GIZMODO 2017年7月12日閲覧。
^ “2つのチャームクォークを持つ新バリオン「Ξcc++」を初めて発見したとCERNが発表”. GIGAZINE (株式会社OSA). (2017年7月7日) 2017年7月12日閲覧。
^ 福田ミホ (2017年7月10日). “チャーミングな粒子をCERNが発見、物理学の標準理論に修正を迫るか”. ギズモード・ジャパン 2017年7月12日閲覧。
^ SELEX Collaboration (3 November 2005). “Confirmation of the doubly charmed baryon Ξ+
cc (3520) via its decay to pD⁺K⁻”. Physics Letters B 628 (1–2): 18-24. doi:10.1016/j.physletb.2005.09.043.
^ ^a ^b D0 Collaboration; Abazov, V. (31 August 2007). "Direct observation of the strange b baryon Ξ−
b". arXiv:0706.1690v3 [hep-ex]。
^ "Fermilab physicists discover "triple-scoop" baryon" (Press release). Fermilab. 13 June 2007. 2007年6月14日閲覧。
^ "Back-to-Back b Baryons in Batavia" (Press release). Fermilab. 25 June 2007. 2007年6月25日閲覧。
^ ^a ^b Aaltonen, T.; for the CDF Collaboration (30 July 2007). "Observation and mass measurement of the baryon Xi(b)-". arXiv:0707.0589v2 [hep-ex]。
^ W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Neutral Xi”. J. Phys. G (Particle Data Group) 33 (1). ISSN 0954-3899. OCLC 860598860.
^ W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Negative Xi”. J. Phys. G (Particle Data Group) 33 (1). ISSN 0954-3899. OCLC 860598860.
^ ^a ^b “Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics - Xi(1530)”. 2008年4月20日閲覧。
^ ^a ^b ^c ^d W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Charmed baryons”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).
^ W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Double charmed positive Xi”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).
^ ^a ^b W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Bottom Xis”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).

外部リンク

“Listings for Xi particles”. Particle Data Group. 2007年7月31日閲覧。^{[リンク切れ]}
素粒子事典『グザイ粒子』 - コトバンク
ブリタニカ国際大百科事典小項目事典『Ξ粒子』 - コトバンク

[nondetect-19] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f †印の粒子は観測も検出もされていない。

[1] R. Nave. “The Xi Baryon”. Hyperphysics. 2009年6月20日閲覧。

[2] ブリタニカ百科事典

[3] "The LHCb experiment is charmed to announce observation of a new particle with two heavy quarks" (Press release). CERN. 6 July 2017. 2017年7月12日閲覧。

[4] Corinne Pralavorio (6 July 2017). "LHCb announces a charming new particle" (Press release). CERN. 2017年7月12日閲覧。

[hep-ex-5] LHCb Collaboration (6 July 2017). "Observation of the doubly charmed baryon Ξ++
cc ". arXiv:1707.01621v1 [hep-ex]。

[6] Chang, Kenneth (2017年7月6日). “CERN Physicists Find a Particle With a Double Dose of Charm” (英語). The New York Times. ISSN 0362-4331. OCLC 1645522 2017年7月12日閲覧。

[7] Ryan F. Mandelbaum (2017年7月6日). “New Particle Discovery Reignites Decade-Old Physics Controversy” (英語). GIZMODO 2017年7月12日閲覧。

[8] “2つのチャームクォークを持つ新バリオン「Ξcc++」を初めて発見したとCERNが発表”. GIGAZINE (株式会社OSA). (2017年7月7日) 2017年7月12日閲覧。

[9] 福田ミホ (2017年7月10日). “チャーミングな粒子をCERNが発見、物理学の標準理論に修正を迫るか”. ギズモード・ジャパン 2017年7月12日閲覧。

[10] SELEX Collaboration (3 November 2005). “Confirmation of the doubly charmed baryon Ξ+
cc (3520) via its decay to pD⁺K⁻”. Physics Letters B 628 (1–2): 18-24. doi:10.1016/j.physletb.2005.09.043.

[0706.1690-11] D0 Collaboration; Abazov, V. (31 August 2007). "Direct observation of the strange b baryon Ξ−
b". arXiv:0706.1690v3 [hep-ex]。

[12] "Fermilab physicists discover "triple-scoop" baryon" (Press release). Fermilab. 13 June 2007. 2007年6月14日閲覧。

[13] "Back-to-Back b Baryons in Batavia" (Press release). Fermilab. 25 June 2007. 2007年6月25日閲覧。

[0707.0589-14] Aaltonen, T.; for the CDF Collaboration (30 July 2007). "Observation and mass measurement of the baryon Xi(b)-". arXiv:0707.0589v2 [hep-ex]。

[PDGXi0-15] W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Neutral Xi”. J. Phys. G (Particle Data Group) 33 (1). ISSN 0954-3899. OCLC 860598860.

[PDGXi--16] W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Negative Xi”. J. Phys. G (Particle Data Group) 33 (1). ISSN 0954-3899. OCLC 860598860.

[PDGXi(1530)-17] “Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics - Xi(1530)”. 2008年4月20日閲覧。

[PDGCharmedBaryons-18] W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Charmed baryons”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).

[PDGDoubleCharmedxi-20] W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Double charmed positive Xi”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).

[PDGBottomXi-21] W.-M. Yao et al. (2006). “Particle listings - Bottom Xis”. Journal of Physics G (Particle Data Group) 33 (1).

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外部リンク