نكهة (فيزياء الجسيمات)

جميع الليبتونات لديها عدد ليبتون ${\displaystyle L=1}$. بالإضافة إلى أن الليبتونات تحمل لف نظائري ضعيف، ${\displaystyle T_{3}}$، وهو ${\displaystyle -{\frac {1}{2}}}$ لليبتونات الثلاث ذات الشحنة (أي إلكترون وميون وتاوون) و ${\displaystyle +{\frac {1}{2}}}$ للنيترينوات الثلاثة المرتبطة. يقال عن كل زوج صنو من اللبتونات والنيترونو الذي يحتوي على ${\displaystyle T_{3}}$ متعاكس بأنه منشئ جيل من اللبتونات. بالإضافة إلى أنه تسمى إحدى تعريفات العدد الكمي بشحنة مفرطة ضعيفة ${\displaystyle Y_{W}}$، وهي -1 لجميع لبتونات جهة اليسار.[1] فكلا من اللف النظائري الضعيف والشحنة المفرطة الضعيفة محددة القياس في النموذج القياسي.

قد تعين اللبتونات العدد الكمي للنكهات الست: عدد الإلكترون، عدد الميون، عدد التاوون، والأرقام المطابقة لها في النيوترينو. وهي محفوظة ولا تتغير في التفاعلات الكهرومغناطيسة، ولكنها منتهكة في التفاعلات الضعيفة. لذا فعدد الكم لمثل «النكهة» ليست ذات أهمية كبيرة. فأهميته تكون أكثر عند كل جيل: فالعدد الإلكتروني (+1 للإلكترونات والكترونات النيوترينو)، والعدد الميوني (+1 للميون والميون النيوترينو)، وأيضا العدد التاوني (+1 للتاون والتاون النيوترينو). مع ذلك لايمكن الحفاظ على تلك الأرقام بشكل تام، حيث أن النيوترينو قد يختلط مع نفسه في الأجيال المختلفة: لذا فإن النيوترينو لنكهة ما قد يتحول إلى نكهة أخرى. فالذي يحدد قوة الاختلاط هي مصفوفة تسمى مصفوفة بي أم أن أس PMNS matrix.

جميع الكواركات لديها رقم باريون ${\displaystyle B={\frac {1}{3}}}$. بالإضافة إلى حملها اللف النظائري الضعيف ${\displaystyle T_{3}=\pm {\frac {1}{2}}}$. وتسمى الكواركات الموجبة ${\displaystyle T_{3}}$ بمجموعة الكواركات العلوية (وهي الكواركات العلوية والساحرة والقمية)، أما الكواركات السالبة ${\displaystyle T_{3}}$ فتسمى بمجموعة الكواركات السفلية (وهي الكواركات السفلية والغريبة والقعرية). وكل ند من مجموعة الكوارك العلوية والسفلية تنشيء معا جيل من الكواركات.

لدى الكواركات نكهات الأرقام الكمية التالية:

• لف نظائري والذي لديها قيمة ${\displaystyle I_{3}=+{\frac {1}{2}}}$ للكوارك العلوي وقيمة ${\displaystyle I_{3}=-{\frac {1}{2}}}$ للكوارك السفلي.
• الغرابة (${\displaystyle S}$): عدد كمي عرفه موري جيلمان. فالكوارك الغريب يعرف بأن لديه غرابة ${\displaystyle -1}$.
• السحر (${\displaystyle C}$): ويعادل هذا العدد ${\displaystyle +1}$ للكوارك الساحر.
• القعرية (${\displaystyle B}$): عدد كمي يساوي ${\displaystyle -1}$ لكوارك القعر.
• القمية (${\displaystyle T}$): وهو عدد كمي يعادل ${\displaystyle +1}$ لكوارك القمة.

هذه هي أرقام الكم المفيدة لأن التفاعلات الكهرومغناطيسية والقوية تحفظها (ولكن ليس التفاعل الضعيف). أما غيرها فيمكن أن يبنى على أرقام الكم المعطاة:

• شحنة مفرطة (${\displaystyle Y}$): ‏${\displaystyle Y=B+S+C+B'+T}$
• شحنة كهربائية: ${\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}Y}$ (انظر معادلة جيلمان-نشيجيما)

كوارك النكهة المعطاة هو قيمة ذاتية من التفاعل الضعيف الذي هو جزء من هاملتونيات: وهي تتفاعل بشكل واضح مع البوزونات ${\displaystyle W}$ و ${\displaystyle Z}$.

ومن جانب آخر، يكون فرميون الكتلة الثابتة (القيمة الذاتية للحركة والتفاعل القوي هو جزء من الهاملتونيات) عادة من تراكب مختلف النكهات. ونتيجة لذلك فقد يتغير محتوى نكهة الحالة الكمية حسب انتشارها الحر. التحول من نكهة إلى قاعدة الكواركات الشاملة تكون معطاة مما يسمى مصفوفة سي كي أم (بالإنجليزية: CKM matrix)‏. تلك المصفوفة هي نظيرة لمصفوفة أم أن اس (بالإنجليزية: MNS matrix)‏ للكواركات، ويحدد قوام تغييرات النكهة بموجب التفاعلات الضعيفة من الكواركات.

تسمح مصفوفة سي كي ام لخرق تناظر الشحنة السوية إن كان هناك هناك ثلاثة أجيال على الأقل.

نكهة أعداد الكم هي إضافية. لذلك فمضاد الجسيمات له نكهة مساوية في المقدار عند الجسيمات ومعاكس له بالرمز. وترث الهادرونات نكهة عدد الكم من كوارك التكافؤ: فهذا هو أساس التصنيف عند نموذج الكوارك. فالعلاقات ما بين الشحنة المفرطة والشحنة الكهربائية ونكهات أعداد الكم الأخرى للهادرونات هي نفسها كما في الكواركات.

أثبتت تحاليل التجارب على أن كتل كوارك الجاري لنكهات الكواركات الأخف وزنا هي أقل من مؤشر الديناميكا اللونية الكمومية ${\displaystyle \Lambda _{QCD}}$، ومن ثم فإن تناظر نكهة الانطباق هو مقارب جيد للديناميكا اللونية الكمومية للكواركات العلوية والسفلية والغريبة. فنجاح نظرية اضطراب الانطباق وحتى النظرية الأبسط وهي نموذج الانطباق تنبثق من تلك الحقيقة. فكتل الكوارك المكافئ المستخرجة من نموذج الكوارك هي أضخم من كتلة الكوارك الجاري. وهذا يدل بأن الديناميكا اللونية لها كسر تناظر انطباقي تلقائي مع تشكيل لمكثف انطباقي.