[論文レビュー] Harmonic quarks: properties and some applications

Oleg A. Teplov|ArXiv.org|Aug 20, 2003

Quantum and Classical Electrodynamics参考文献 3被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、基本的な質量比に基づく再帰的関係に従うクォーク質量を持つ調和クォーク模型を提案する。このモデルにより、ハドロン質量を0.005%の精度で正確に予測可能であり、バリオン共鳴状態やメソン構造（η, ω, a(980), f(980)など）を説明する。さらに、ミューオンおよびタウレプトン質量がクォーク質量状態と関連付けられ、中性状態の質量縮退を介したヒッグス機構に類似した新たなメカニズムを示唆する。

ABSTRACT

In this work the investigation of hadronic structures with the help of the harmonic quarks is prolonged. The harmonic quark model is good at describing the meson structures and the baryon excitations to resonances, in particular delta(1232). Harmonic quark reactions form the structure of the baryon resonances. Presumed quark structures of the mesons eta(548), omega(772), a(980) and f(980) are given. It became clear that the some hadronic structures contain the filled quark shells. The kinetic quark energy in the basic charged mesons are enough small for a using of perturbative methods. The following topics are briefly considered and discussed: harmonic quark series and its boundaries, the d-quark peculiarity, parallel quark series and quark mixing. The boundaries of quark chain can are closely related to a weak interaction. The cause of the quark mixing is probably an existence of the parallel quark chain and the special properties of the d-quark in the main quark chain. The new mass equation is found. It is probably a manifestation of Higgs mechanism. Using this equality enables to improve the accuracy of the harmonic quark masses calculation to 0.005%. The strong interaction should take into account the harmonic quark annihilation.

研究の動機と目的

• 再帰的質量関係に基づく調和クォーク模型を構築し、高精度でハドロン構造を記述すること。
• η(548)、ω(772)、a(980)、f(980)などのメソンの質量の起源を、クォークの逐次的充填によって説明すること。
• Δ(1232) や Σ⁰(1385) といったバリオン共鳴状態を、調和フレームワーク内でのクォーク反応生成物として解釈すること。
• ミューオンおよびタウレプトンの質量と調和クォーク状態との関係を調査し、クォークがより基本的なフェルミオンである可能性を示唆すること。
• π⁰ および K⁰ システム間の質量縮退が、ヒッグス機構の顕在化である可能性を提案すること。

提案手法

• モデルは再帰的質量式 $ m_n = m_0 \left[ \frac{\pi}{4 - \pi} \right]^n $ を用い、$ MQ = \pi / (4 - \pi) \approx 3.6597924 $ によりクォーク質量を生成する。
• ハドロン質量は、調和クォーク質量の和に加え、クォーク-反クォーク対からの運動エネルギーおよびクーロンエネルギーを含めて構築する。
• モデルはメソンを満たされた調和振動子状態として扱い、η(548) は strange クォーク-反クォーク振動子に加え、u および d クォークの 1s² シェルが満たされた状態として解釈する。
• π⁰ および K⁰ システム（632.649 MeV）間の質量縮退を用いて、u クォーク質量を 0.005% の精度にまで精錬する。
• クォーク混合および d クォークの特異性は、並列クォーク鎖と非対称励起特性によって説明される。
• 強い相互作用の主要因として調和クォークの消失を組み込み、新たな真空励起状態を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 再帰的調和クォーク質量関係が、Δ(1232) などのバリオン共鳴状態を含むハドロン質量を正確に予測できるか。
• RQ2 η(548)、ω(772)、a(980)、f(980) といった軽いメソンが、調和クォーク質量の逐次的充填と整合するクォーク構造を持つと解釈できるか。
• RQ3 π⁰ および K⁰ メソン間の観測された質量縮退は、ヒッグス機構に類似した新たなメカニズムの顕在化であると解釈できるか。
• RQ4 ミューオンやタウレプトンの質量が、分数電荷を持つ調和クォークの安定状態として説明可能か。
• RQ5 d クォークの非対称励起（上向きのみ）が、クォーク混合および主要クォーク鎖の構造に果たす役割は何か。

主な発見

• 調和クォーク模型は、π⁰ および K⁰ システムの質量縮退を基準として、クォーク質量を 0.005% の精度で予測する。
• Δ(1232) の質量は反応 d + d̄ → u + ū により 1232.4 MeV として再現され、実験値 1232 MeV と一致する。
• Σ⁰(1385) 共鳴状態の質量は、反応 Λ(1115) + uū + dd̄ から 1384.1 MeV と予測され、実験値 1383.7 ± 1.0 MeV と非常に良好に一致する。
• η(548) メソンは、sū 組み合わせに基づく調和振動子に加え、u および d クォークの 1s² シェルが満たされた状態として解釈され、質量は 549 MeV となる。
• ミューオンは u クォークの安定状態として解釈され、色の抑制と分数電荷による質量の生成が、u クォークのレプトン化に類似した現象である。
• モデルは、タウレプトンが c クォークから形成され得ると示唆し、364 MeV の質量差が色および電荷の抑制を必要とするが、D メソンを形成するには十分でない。