核子

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核子(かくし、: nucleon)は、原子核を構成する陽子中性子の総称。原子の原子核は陽子と中性子により構成されていることにより、これらを総称して核子と呼ぶ。陽子も中性子もバリオンの一種であるため、核子もまたバリオンの一種である。

核子はダウンクォーク(d)とアップクォーク(u)により構成される(中性子は2個のdと1個のu、陽子は1個のdと2個のu)。これに対し、ストレンジという重いクォークを含んだ重いバリオンをハイペロンと呼び、Λ(アイソスピン0、uds), Σ(アイソスピン1、uus, uds, dds), Ξ(アイソスピン1/2、uss, dss), Ω(アイソスピン0, sss)と呼ばれる。また、原子核を構成する粒子にハイペロンを含んだ核をハイパー核と呼ぶ。

励起状態[編集]

核子の励起状態核子共鳴(nucleon resonance)と呼ばれる。 これらの状態は、核子を構成するクォークスピン軌道角運動量の異なる状態として解釈される。励起状態の質量は基底状態よりも重く、平均寿命は短くなっている。

バリオン励起状態を便宜的に区別する記号としてN(M) L2I2Jという表記がしばしば用いられる。ここで、Mは状態の質量、Lは軌道角運動量、2Iはアイソスピンの2倍、2Jは全角運動量の2倍を表す。

以下の表では、現在までに知られている核子の励起状態の中で、Particle Data Groupによってその存在が十分確からしいとみなされている状態のみを示す。各状態には陽子のようなuudクォークから構成される荷電粒子と、中性子のようなuddクォークから構成される中性粒子、さらに、それらの反粒子uududdが存在する。

核子励起状態
名称 記号 PDG質量平均 (MeV/c2) I JP S C B T 全崩壊幅 (MeV/c2) 主な崩壊モードと分岐比
核子/陽子/中性子[PDG 1] N(939) P11 939 12 12+ 0 0 0 0
核子(ローパー共鳴[PDG 2] N(1440) P11 1440 12 12+ 0 0 0 0 200 — 450 N + π (55-75%)
核子[PDG 3] N(1520) D13 1520 12 32- 0 0 0 0 100 — 125 N + π (55-65%)
核子[PDG 4] N(1535) S11 1535 12 12- 0 0 0 0 125 — 175 N + π (35-55%)
N + η (45-60%)
核子[PDG 5] N(1650) S11 1650 12 12- 0 0 0 0 145 — 185 N + π (60-95%)
核子[PDG 6] N(1675) D15 1675 12 52- 0 0 0 0 135 — 165 N + π + π (50-60%)
核子[PDG 7] N(1680) F15 1680 12 52+ 0 0 0 0 120 — 140 N + π (65-70%)
核子[PDG 8] N(1700) D13 1700 12 32- 0 0 0 0 50 — 150 N + π + π (85-95%)
核子[PDG 9] N(1710) P11 1710 12 12+ 0 0 0 0 50 — 250 N + π + π (40-90%)
核子[PDG 10] N(1720) P13 1720 12 32+ 0 0 0 0 150 — 300 N + π + π (>70%)
核子[PDG 11] N(2190) G17 2190 12 72- 0 0 0 0 300 — 700 N + π (10—20%)
核子[PDG 12] N(2220) H19 2220 12 92+ 0 0 0 0 350 — 500 N + π (10—20%)
核子[PDG 13] N(2250) G19 2250 12 92- 0 0 0 0 230 — 800 N + π (5—15%)

P11(939)は通常の核子の励起状態であるが、これは原子内部の核子のような状態を表す。このような状態の核子は常に安定であり、自由な中性子のような崩壊は起こらない。

脚注[編集]

  1. ^ Particle listings — Note on N and Delta Resonances
  2. ^ Particle listings — N(1440)
  3. ^ Particle listings — N(1520)
  4. ^ Particle listings — N(1535)
  5. ^ Particle listings — N(1650)
  6. ^ Particle listings — N(1675)
  7. ^ Particle listings — N(1680)
  8. ^ Particle listings — N(1700)
  9. ^ Particle listings — N(1710)
  10. ^ Particle listings — N(1720)
  11. ^ Particle listings — N(2190)
  12. ^ Particle listings — N(2220)
  13. ^ Particle listings — N(2250)

関連項目[編集]