Истинно нейтральные частицы

Истинно нейтральные частицы
Группа	Нейтральная частица
Античастица	Сами себе
Квантовые числа
Электрический заряд	0
Цветовой заряд	0
Барионное число	0
Лептонное число	0
B−L	0
Магнитный момент	0
Изотопический спин	0
Странность	0
Очарование	0
Прелесть	0
Истинность	0
Гиперзаряд	0

Истинно нейтральные частицы — элементарные частицы или системы элементарных частиц, которые переходят в себя при зарядовом сопряжении, то есть являются античастицами для самих себя. Иногда также говорят, что они не имеют античастиц.

Для того, чтобы частица называлась истинно нейтральной, недостаточно, чтобы частица была электрически нейтральной. Многие нейтральные частицы, такие как нейтрон, гипероны Σ^0 и Ξ^0, мезоны D^0 и B^0, а также нейтрино, имеют отличные от себя античастицы. Истинно нейтральные частицы полностью тождественны своим античастицам, поэтому все их квантовые числа, которые меняют знак при зарядовом сопряжении, должны быть равны нулю. Таким образом, истинные нейтральные частицы имеют нулевые значения электрического заряда, магнитного момента, барионного и лептонного чисел, изотопического спина, странности, очарования, прелести, истинности, цвета.

Несоставные истинно нейтральные частицы

Из несоставных частиц истинно нейтральными частицами являются фотон, Z-бозон, бозон Хиггса, а также два бесцветных глюона ${\displaystyle g_{3}}$ и ${\displaystyle g_{8}}$. Кроме того, есть много гипотетических истинно нейтральных частиц: гравитон, аксион и др. Все эти частицы являются бозонами. Все известные фермионы имеют какое-либо отличие от своей античастицы, но в 1937 году Этторе Майорана указал на возможность существования истинно нейтрального фермиона. Эту гипотетическую частицу называют майорановской частицей. Гипотетические частицы нейтралино в суперсимметричных моделях являются фермионами Майораны➤.

Составные истинно нейтральные частицы

Истинно нейтральными частицами могут быть не только отдельные элементарные частицы, но и их системы, в том числе — системы из чётного количества фермионов. Например, позитроний — система из позитрона и электрона — является истинно нейтральной частицей, поскольку при зарядовом сопряжении позитрон заменяется на электрон, а электрон — на позитрон, вновь образуя, таким образом, позитроний.

Согласно современным представлениям, истинно нейтральные мезоны π^0, φ^0, η^0 и др. также являются составными частицами — системами из кварка и антикварка одного аромата (так называемые кварконии).

Зарядовая чётность

У истинно нейтральных частиц есть присущая только им характеристика — зарядовая чётность, которая показывает как изменяется её вектор состояния (волновая функция) при замене частиц античастицами (преобразование зарядового сопряжения). Если система обладает определённой зарядовой чётностью, то это означает, что при зарядовом сопряжении её волновые функции остаются неизменными (зарядово чётная система), или меняют знак (зарядово нечётная система).[1]

Характеристики

Частица	Символ	Масса, ГэВ/c²	Переносимое взаимодействие	Взаимодействия, в которых участвует	Спин	Время жизни, c	Пример распада (>5 %)	Электрический заряд, e
Фотон	γ	0 (теоретическое значение) < 10^−22 эВ/c^2 (экспериментальное ограничение)[2][3]	Электромагнитное взаимодействие	Электромагнитное взаимодействие, гравитационное взаимодействие	1	Стабилен		0 (<10^−35 e)[4][5]
Z-бозон	Z	91,1876±0,0021 ГэВ/c^2[6]	Слабое взаимодействие	Слабое взаимодействие, гравитационное взаимодействие	1	3⋅10^−25	l + l (лептон + соответствующий антилептон)[6]	0
Глюоны ${\displaystyle g_{3}}$ и ${\displaystyle g_{8}}$	${\displaystyle g_{3}}$ и ${\displaystyle g_{8}}$	0 (теоретическое значение)[7] < 0,0002 эВ/c^2 (экспериментальное ограничение)[8]	Сильное взаимодействие	Сильное взаимодействие, гравитационное взаимодействие	1	Не встречаются в свободном состоянии		0[7]
Бозон Хиггса	H0	125,26±0,21 ГэВ/c^2[9]	Поле Хиггса (не считается фундаментальным взаимодействием)	Поле Хиггса, слабое взаимодействие, гравитационное взаимодействие	0	1,56⋅10^−22[Note 1] (предсказание Стандартной модели)	Два фотона, W- и Z-бозоны[11]	0
Гравитон	G	0 (теоретическое значение) < 1,1 × 10^−29 эВ/c^2 (экспериментальное ограничение)[12]	Гравитация	Гравитационное взаимодействие	2	Гипотетическая частица		0
Аксион	A0	От 10^−18 до 1 МэВ/c^2		Электромагнитное взаимодействие	0	Гипотетическая частица	A0 → γ + γ	0
Майорановский фермион		<0,2—0,4 эВ/c^2			½	Гипотетическая частица		0
Нейтралино	N͂^0	>300 ГэВ/c^2[13]		Слабое взаимодействие	½[14]	Гипотетическая частица		0

См. также

• Зарядовое сопряжение

Примечания

Комментарии

1. В Стандартной модели ширина распада бозона Хиггса с массой 126 ГэВ/с2 предсказывается 4,21⋅10^−3 ГэВ.[10] Среднее время жизни ${\displaystyle \tau =\hbar /\Gamma }$.

Источники

1. Ландау Л. Д., Лившиц Е. М. Квантовая механика. — М., Наука, 1972. — с. 306—308
2. Черные дыры Керра помогли физикам взвесить фотоны Архивная копия от 28 декабря 2014 на Wayback Machine (2012)
3. Pani Paolo, Cardoso Vitor, Gualtieri Leonardo, Berti Emanuele, Ishibashi Akihiro. Black-Hole Bombs and Photon-Mass Bounds (англ.) // Physical Review Letters. — 2012. — Vol. 109, iss. 13. — P. 131102 (5 p.). — doi:10.1103/PhysRevLett.109.131102.
4. Particle Data Group Архивная копия от 25 декабря 2018 на Wayback Machine (2008)
5. Kobychev, V. V.; Popov, S. B. Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources (англ.) // Astronomy Letters : journal. — 2005. — Vol. 31. — P. 147—151. — doi:10.1134/1.1883345. (недоступная ссылка) (англ.)
   Altschul, B. Bound on the Photon Charge from the Phase Coherence of Extragalactic Radiation (англ.) // Physical Review Letters : journal. — 2007. — Vol. 98. — P. 261801. (англ.)
6. J. Beringer et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D86, 010001 (2012). Калибровочные бозоны, Z-бозон. Доступно на pdglive.lbl.gov Архивировано 12 июля 2012 года. (англ.)
7. W.-M. Yao et al. Review of Particle Physics // Journal of Physics G^[англ.]. — 2006. — Т. 33. — С. 1. — doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. — Bibcode: 2006JPhG...33....1Y. — arXiv:astro-ph/0601168. Архивировано 22 февраля 2017 года.
8. F. Yndurain. Limits on the mass of the gluon // Physics Letters B^[англ.]. — 1995. — Т. 345, № 4. — С. 524. — doi:10.1016/0370-2693(94)01677-5. — Bibcode: 1995PhLB..345..524Y.
9. Новости Большого адронного коллайдера: ATLAS и CMS вновь «взвесили» бозон Хиггса  (неопр.). old.elementy.ru. Дата обращения: 30 июля 2017. Архивировано 5 января 2022 года.
10. LHC Higgs Cross Section Working Group; Dittmaier; Mariotti; Passarino; Tanaka; Alekhin; Alwall; Bagnaschi; Banfi. Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions (англ.) // CERN Report 2 (Tables A.1 – A.20) : journal. — 2012. — Vol. 1201. — P. 3084. — Bibcode: 2012arXiv1201.3084L. — arXiv:1201.3084.
11. Бозон Хиггса Архивная копия от 4 марта 2016 на Wayback Machine // Л. Н. Смирнова. Детектор ATLAS Большого адронного коллайдера. Кафедра общей ядерной физики физического факультета МГУ
12. Goldhaber A. S., Nieto M. M. Mass of the graviton // Physical Review D. — 1974. — Vol. 9. — P. 1119—1121. — ISSN 0556-2821. — doi:10.1103/PhysRevD.9.1119. [исправить]
13. Суперсимметрия в свете данных LHC: что делать дальше? Обзор экспериментальных данных  (неопр.). Дата обращения: 30 августа 2014. Архивировано 9 июля 2014 года.
14. Введение Фундаментальные частицы Свойства суперсимметричных частиц  (неопр.). Дата обращения: 30 августа 2014. Архивировано 10 августа 2014 года.

Литература

• Истинно нейтральные частицы — статья из Физической энциклопедии

Ссылки

• Ung Chan Tsan. What is a truly neutral particle? (англ.) // International Journal of Modern Physics E. — 2004. — Vol. 13, no. 2. — P. 425—437. — doi:10.1142/S0218301304002272.
• Davydov, A.S. Quantum Mechanics. — 2nd. — Pergamon Press, 1976. — P. 218. — ISBN 978-1-4831-8783-9. Архивная копия от 12 марта 2017 на Wayback Machine
• Okun, L.B. Particle Physics: The Quest for the Substance of Substance. — CRC Press, 1985. — P. 131. — ISBN 978-3-7186-0228-5. Архивная копия от 12 марта 2017 на Wayback Machine