공명 (입자 물리학)

입자물리학에서 공명(Resonance)은 산란 실험의 미분 단면적에서 특정 에너지 주변에 있는 피크이다. 이 피크는 다양한 보손, 쿼크, 강입자(핵자, 델타 중입자, 입실론 중간자 등) 및 이들의 들뜬 상태를 포함하는 아원자 입자와 관련이 있다. 일반적인 용어에서 "공명"은 주로 10⁻²³ 초 이하로 존재하는 매우 짧은 평균 수명을 가진 입자, 주로 고에너지 강입자를 설명한다. 또한 붕괴의 중간 단계에 있는 입자, 이른바 가상 입자를 설명하는 데에도 사용된다.^[1]

공명 너비 (Γ)는 입자(또는 그 들뜬 상태)의 평균 수명 (τ)과 다음 관계에 의해 연결된다.

${\displaystyle \Gamma ={\frac {\hbar }{\tau }}}$

여기서 ${\displaystyle {\hbar }={\frac {h}{2\pi }}}$ 이고 h는 플랑크 상수이다.

따라서 입자의 수명은 입자의 공명 너비의 직접적인 곱셈 역원이다. 예를 들어, 전하를 띤 파이 중간자는 모든 중간자 중 두 번째로 긴 수명인 2.6033×10⁻⁸ s를 갖는다.^[2] 따라서 그 공명 너비는 약 2.528×10⁻⁸ eV 또는 약 6.11 MHz로 매우 작다. 파이 중간자는 일반적으로 "공명"으로 간주되지 않는다. 전하를 띤 로 중간자는 약 4.41×10⁻²⁴ s의 매우 짧은 수명을 갖는다. 이에 상응하여 그 공명 너비는 149.1 MeV 또는 약 36 ZHz로 매우 크다. 이는 입자 정지 질량의 거의 5분의 1에 해당한다.^[3]

같이 보기

• 중입자 공명 입자
• 로퍼 공명
• 거대 공명
• 페시바흐 공명
• 파노 공명
• 페시바흐–파노 분할
• 퍼텐셜로부터의 산란에서의 공명
• 레빈슨 정리
• 상대론적 브라이트-위그너 분포