クォーク - 通信用語の基礎知識

物質の元となる素粒子の一種。対し、クォークを持たない物質の元となる素粒子はレプトンである。

概要

現在はバレンスクォークとシークォークという二種類の存在が知られ、一般に単にクォークと呼んだ場合はバレンスクォークをいう。

バレンスクォークはハドロンを構成するものであり、2個で中間子(メソン)、3個でバリオンが作られる。

以下はバレンスクォークについて述べる。

クォークは現在6種類(2種類ずつ3世代)の存在が確認されている。

全てのクォークはフェルミ粒子でスピン量子数は1/2であり、ボーズ・アインシュタイン統計に従う。そしてパウリの排他原理が適用される。

但し、クォークで作られる素粒子(クォーク単体ではないもの)は、また性質が異なってくる。

クォークは3世代あり、各世代は2種類ある。

アップ・チャーム・トップ(u‐c‐t)には2/3e、ダウン・ストレンジ・ボトム(d‐s‐b)には−1/3eの電荷が存在する。

クォークには色荷(カラー)と呼ばれる、3種類の電荷のようなものが存在し、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色で呼ばれる。

そのため、場の量子論(量子場の理論)は量子色力学と呼ばれることもある。

但し、ここでいうカラーとはいわゆる目に見える色とは全く関係が無く、光の3原色になぞらえて考えると分かりやすいという理由で命名されているだけのものである。

バリオンは、R+G+Bで無色になった粒子である。

陽子(uud)や中性子(udd)などがある。

中間子(メソン)はR+反R、G+反G、B+反Bで無色になった粒子である。π中間子やK中間子などがある。

このほか、クォークと反クォークが各n個、計2n個から成る中間子の存在も明らかとなっている。

クォークにも質量がある。正確な質量については、現在も鋭意測定中である。質量は、軽い順に次のとおり。2007(平成19)年度版理科年表を元に、最新の情報を加えた。単位は電子ボルトで表わす。

トップクォークの質量は、米国シカゴのフェルミ国立加速器研究所にあるテバトロン加速器を用いた実験結果(CDF実験、D0)を含め、複数が発表されている。

CDFは、2009(平成21)年末までに、更にデータを収集し、質量精度を上げる予定とされる。