クォークと反クォーク合わせて4個からなる中間子。現時点では、明確な存在が確認されていない素粒子である。

目次 概要 特徴 候補 Zc(3900)

概要

通常存在するバリオンはクォーク3個、中間子はクォークと反クォークの対で構成される。

対してテトラクォークの場合は、クォーク2個と反クォーク2個が合わせて4個で構成される。

特徴

候補

次のようなものが候補としてあげられている/いた。

• X(3872)
• Z_c(3900) →粒子ではないと判明
• Z_c(4430)

Zc(3900)

理化学研究所と京都大学の研究によりZ_c(3900)は閾値効果に過ぎず新粒子とは呼べないことが判明し、2016(平成28)年12月9日付けの米国物理学会の学術誌「Physical Review Letters」で発表された。

Z_c(3900)は、アップクォーク/チャームクォーク/反ダウンクォーク/反チャームクォーク(uc￣(d)￣(c))から構成されるテトラクォーク候補で、次のペアに崩壊することが実験で示されている。

• π中間子(アップクォークと反ダウンクォーク)とJ/ψ中間子(チャームクォークと反チャームクォーク)のペア
• 反D中間子(アップクォークと反チャームクォーク)とD^*中間子(チャームクォークと反ダウンクォーク)のペア

このため、Z_c(3900)が新粒子である場合は、その構造は次の三つがありうると考えられた。

1. 4個のクォークがコンパクトにまとまったもの
2. J/ψ中間子の周囲をπ中間子が周回する原子モデルのような状態
3. 反D中間子とD^*中間子が結合した分子のような状態

発表の研究により、まずπ中間子とJ/ψ中間子に働く力、および反D中間子とD^*中間子に働く力は共に非常に弱いことが分かり、(2)と(3)の可能性は否定された。

残る(1)であるが、これも計算によりコンパクトなテトラクォーク状態は極めて短寿命(約10⁻²⁴秒)で中間子ペアに崩壊することが求められ、これも否定された。

結論として、Z_c(3900)とは、π中間子とJ/ψ中間子の中間子ペアと、反D中間子とD^*中間子の中間子ペアとが頻繁に遷移し、特定のエネルギーでの崩壊確率が増大する「閾値効果」(または しきい値効果)であると結論づけられ、これは「新粒子ではない」と断定された。

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用語の所属
ハドロン
中間子
関連する用語
クォーク
ペンタクォーク
素粒子

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