ストレンジネス（読み）すとれんじねす（英語表記）strangeness

日本大百科全書(ニッポニカ)

ストレンジネス
すとれんじねす
strangeness

素粒子を特徴づける量子数の一つで、奇妙さともいう。

　強い相互作用をもつ素粒子の仲間をハドロンと総称するが、これらの粒子、たとえば陽子と中性子（核子と総称）、あるいはπ(パイ)中間子（＋e、0、－eの電荷をもつ）などはすべて電荷の値が異なるだけで、質量その他の性質が非常に似た仲間をつくっている。この事実を理解するために、抽象的空間（アイソスピン空間）を考えて、ハドロンの粒子はそこでの角運動量（アイソスピン）Iをもつものとする。量子力学ではこのIの値は、整数か半整数であり、またその成分、たとえば第3軸成分I₃は、2I＋1個のとびとびの値をもつ。核子のIは1/2、I₃は陽子に対して＋1/2、中性子に対して－1/2とする。π中間子に対してはI＝1，I₃＝1，0，－1と置く。次に重粒子（バリオン）数Bを核子に対して1、π中間子に対して0とすると、粒子の電荷Qは、eを単位にしてQ＝I₃＋(B/2)と表せる。つまりハドロンの粒子はアイソスピン空間で、それぞれ一定の大きさの角運動量Iをもち、その角運動量の向きが第3軸となす傾きによっていろいろな電荷の値をとる、とみなすのである。

　高エネルギー実験の進展とともに新しい一連の素粒子が発見されるにつれ、ハドロンには前記のアイソスピンやバリオン数のほかに、新しく整数値をとる量子数S（ストレンジネス）を付与しなければならないことが判明した。核子やπ中間子ではS＝0であり、S≠0の粒子をストレンジ粒子とよぶ。こうしてハドロン全体に対して、粒子の電荷はQ＝I₃＋(B＋S)/2と表すことができ、この関係を中野‐西島‐ゲルマン則という。またB＋S≡Yと書いて、ハイパーチャージといい、これら定義式に現れた量子数は、強い相互作用や電磁相互作用によるハドロンの反応ですべて保存される。

　クォーク模型では、sクォークが－1のストレンジネスをもつので、sクォークを含むバリオンいわゆるハイペロンの仲間のΛ(ラムダ)粒子、Σ(シグマ)粒子はsクォーク1個をもつのでSが－1、Ξ(クシー)粒子は、sクォーク2個を含みSが－2、Ω(オメガ)粒子は3個のsクォークからなるのでSは－3となる。2008年に茨城県の東海村に建設された大強度陽子加速器施設（J-PARC：Japan Proton Accelerator Research Complex）では、ハイペロンを含む原子核、いわゆるハイパー核の研究が進められている。

［小川修三・植松恒夫］

[参照項目] | 核子 | ゲルマン | 重粒子 | 相互作用 | 素粒子 | 中間子 | 中性子 | 電荷 | 西島和彦 | ハドロン | 陽子 | 量子力学

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

ストレンジネス
strangeness

奇妙さともいう。クォークの内部量子数 (香りの量子数) の一つで，ストレンジクォーク (s) はストレンジネス S＝－1 ，反ストレンジクォーク () は S＝＋1 ，その他のクォークは S＝0 をもつ。チャームクォークやボトムクォークを考えない場合には中野＝西島＝ゲル＝マンの規則 Q/e＝I³＋B/2＋S/2 が成り立つ。ただし Q ，B ，I³ はそれぞれ電荷，バリオン数，アイソスピンの第三成分であり，e は電気素量である。クォークの結合系であるハドロンでは，核子や π 中間子は S＝0 ，K中間子は S＝1 ，Σ 粒子や Λ 粒子は S＝－1 ，Ξ 粒子は S＝－2 である。ストレンジネスは強い相互作用と電磁相互作用で保存され，弱い相互作用でのみその保存則が破られる。K 中間子と Λ 粒子は，強い相互作用 π＋N→K＋Λ によって高い頻度で生成されるが，これらの崩壊は K→π＋π ，Λ→N＋π のように，ストレンジネスの保存則を破るので弱い相互作用にかぎられる。その結果，これらの粒子は長い寿命 (10^-8～10^-10秒) をもつ。Y＝B＋S で定義されるハイパーチャージはバリオンと中間子を対称的に扱ううえで便利な量子数である。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典