チャームクォークとは？

チャームクォーク（charm quark）とは、物質の最も基本的な構成要素であるクォークの6種類（アップ、ダウン、チャーム、ストレンジ、トップ、ボトム）のうちの一つです。アップクォークと同じ電荷（プラス3分の2）を持ち、「第2世代」と呼ばれるグループに属します。

チャームクォークの存在は、1970年にグラショー・イリオポウロス・マイアーニ（GIM機構）によって理論的に予言されました。その後、1974年にアメリカのSLACとBNLの両実験チームが、チャームクォークと反チャームクォークが結合した粒子「J/プサイ粒子」をほぼ同時に発見しました。この発見は「11月革命」と呼ばれるほど素粒子物理学に衝撃を与え、発見に関わったバートン・リクター氏とサミュエル・ティン氏は1976年のノーベル物理学賞を受賞しました。

チャームクォークを含む主なハドロン（複合粒子）の例は以下のとおりです。

• J/プサイ粒子：チャームクォークと反チャームクォークの組み合わせ
• Dメゾン：チャームクォークと軽いクォークの組み合わせ
• チャーモニウム：チャームクォーク対の束縛状態の総称

チャームクォークの質量は陽子の約1.3倍程度（約1.27ギガ電子ボルト）とされます。クォーク同士は「グルーオン」という粒子によって結合しており（強い相互作用）、単独では観測されず必ず他のクォークとの組み合わせで複合粒子を形成します。チャームクォークの発見は、クォークが3種類でなく少なくとも4種類存在することを示し、フレーバーの対称性と標準模型の構造への理解を深める重要な発見となりました。