ウプシロン中間子のソースを表示

'''ウプシロン中間子'''（ウプシロンちゅうかんし、'''Υ中間子'''）とは、[[ボトムクォーク]]（<math>\mathrm{b}</math>）と反ボトムクォーク（<math>\mathrm{\bar{b}}</math>）からなる[[中間子]]である[[ボトモニウム]]（<math>\mathrm{b\bar{b}}</math>）の１系列である。

なお、ラテン文字のYとの混同を避けるために、それと解るフォントや表記（「 ϒ 」など）を使用する。

== 概要 ==
ボトモニウムは多く知られているが、このうち[[電子]]－[[陽電子]]衝突実験で生成されるものをウプシロン中間子と呼ぶ。

すなわち、
# それぞれ1/2の[[スピン角運動量|スピン]]を持つボトムクォークとその反粒子がスピン1の状態（スピン3重項をなす）で結合したもの
# ボトムクォークとその反粒子が[[軌道角運動量]]が0の状態、すなわちS状態で結合したもの
である。
主量子数をnとして、'''Υ('''n'''S)'''と表記されるほか、MeV単位の[[質量]]概数でたとえば'''Υ('''10860''')'''のように記す。その中で最も質量の小さい'''Υ(1S)'''を狭義のウプシロン中間子と呼ぶ場合もある。

[[クォーク]]構成から明らかなように、ウプシロン中間子は[[電荷]]や[[フレーバー (素粒子)|フレーバー]]を持たない。また、[[アイソスピン]]も0である。

なお、[[量子色力学|QCD]]によればスピンが0の状態はウプシロン中間子より質量が、0.1～1%程度軽くなる。

== 詳細 ==
=== Υ(1S) ===
[[1977年]]に[[フェルミ国立加速器研究所]]の[[レオン・レーダーマン|レーダーマン]]が率いるチームによって初めて発見されたウプシロン中間子であるとともに、これがボトムクォークの発見でもあった。

[[質量]]は、9460.30±0.26MeV<ref>質量等のデータは、Particle Data Group（Physics Letter,　'''B667''', 1 (2008)）による。</ref><ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m049.pdf]</ref>。

寿命はおよそ10<sup>-20</sup>sであり、[[電子|e]]、[[ミュー粒子|μ]]、[[タウ粒子|τ]]の3種の[[レプトン (素粒子)|レプトン]]対に各2.5%崩壊するなど、崩壊モードは極めて多い。

なおウプシロン粒子はこのように極めて短寿命で崩壊し、寿命τはエネルギー幅からτΔE〜h/2πから求められるに過ぎないので以下の記述では各粒子の寿命は割愛する。

=== Υ(2S) ===
質量は、10.02326±0.00031GeV<ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m052.pdf]</ref>。

これも崩壊モードはきわめて多岐である。Υ(1S)と荷電[[パイ中間子|π中間子]]対に約20%、Υ(1S)と中性π中間子対に約10%崩壊するほか、レプトン（e、μ、τ）対に各々2%程度崩壊する。

[[Bファクトリー]]のひとつである、[[SLAC国立加速器研究所|SLAC]]のPEP-II加速器はその運転停止を2ヶ月延長して、[[2008年]]の2月から、Υ(2S)と下記のΥ(3S)を生成する実験を行った。そのデータは現在も解析が行われているが、同年秋にボトモニウムの基底状態、すなわちΥ(1S)に対応するスピン0の状態を発見したと発表した。それによれば、基底状態のΥ(1S)との質量差は、71.4<sup>+2.3</sup><sub>−3.1</sub>±2.7MeVである<ref>「[[パリティ (雑誌) |パリティ]]」（丸善）2009年2月号に日本語訳された解説文が掲載されている。</ref>。

=== Υ(3S) ===
質量は、10.3552±0.0005GeV<ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m048.pdf]</ref>。

これも崩壊モードはきわめて多岐である。Υ(2S)+X（π中間子対など）に約10%、Υ(1S)+X（π中間子対など）に約7%崩壊するほか、レプトン（μ、τ）対にも各々2%程度崩壊するが、電子対への崩壊は極めてわずかである。

=== Υ(4S) ===
'''Υ(10580)'''とも呼ばれる。
質量は、10.5794±0.0012GeV<ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m047.pdf]</ref>。

殆どすべて（96%以上）が、[[B中間子]]対に崩壊する。荷電B中間子対と中性B中間子対の割合はほぼ等しい。

そのため、BファクトリーではこのΥ(4S)を生成する。素粒子実験においては非常に重要な粒子である。

=== Υ(10860) ===
Y(5S)とも呼ばれる。質量は、10.865±0.008GeV<ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m092.pdf]</ref>。

主な崩壊モードは、B中間子対類、ないしそれと1～2個のπ中間子に計60％程度、チャームB中間子対類に20%程度である。

=== Υ(11020) ===
質量は、11.019±0.008GeV<ref>[http://pdg.lbl.gov/2008/listings/m093.pdf]</ref>。

崩壊については、きわめてわずかな割合で電子対への崩壊が観測されている以外は、現時点では未詳である。

== 脚注 ==
<references />

== 関連項目 ==
* [[中間子]]
* [[ボトムクォーク]]
* [[ボトモニウム]]
* [[Bファクトリー]]

== 外部リンク ==
* {{cite journal | author= Hom, D.C., et al. | title=[http://lss.fnal.gov/archive/1977/pub/Pub-77-058-E.pdf Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 Gev in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions] | journal=Phys. Rev. Lett.| year=1977 | volume=39 | pages=252–255 | doi=10.1103/PhysRevLett.39.252}} - ウプシロン中間子の発見を伝える論文(英文)
* {{cite journal | author=Yoh, John | title=[http://lss.fnal.gov/archive/1997/conf/Conf-97-432-E.pdf The Discovery of the ''b'' Quark at Fermilab in 1977: The Experiment Coordinator's Story] | journal=AIP Conf. Proc. | volume=424 |pages=29–42 | year=1998}} - 同じく、ウプシロン中間子・ボトムクォークの発見についての解説文(英文)

{{粒子の一覧}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:うふしろんちゆうかんし}}
[[Category:中間子]]
[[Category:オニウム]]