Hyperladung

In der Teilchenphysik ist die Hyperladung (Formelzeichen ${\displaystyle Y\!\,}$, zur Unterscheidung von der schwachen Hyperladung ${\displaystyle Y_{W}}$) eine Quantenzahl. Sie wird zur Beschreibung von Teilchen verwendet, die der starken Wechselwirkung unterliegen (Quarks und die aus ihnen zusammengesetzten Hadronen).

	Teilchen	Bestandteile	el. Ladung ${\displaystyle Q}$	Isospin ${\displaystyle I_{3}}$	Hyperldg. ${\displaystyle Y}$
Quarks	Up	u	+2/3	+½	+1/3
	Anti-Up	u	−2/3	−½	−1/3
	Down	d	−1/3	−½	+1/3
	Anti-Down	d	+1/3	+½	−1/3
Hadronen	Proton	uud	+1	+½	+1
	Neutron	udd	0	−½	+1

Die Hyperladung beträgt:

• für Up- und Down-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=+1/3\!\,}$
• für Anti-Up- und Anti-Down-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=-1/3\!\,}$
• für die Nukleonen (Proton p, Neutron n) jeweils: ${\displaystyle Y=+1\!\,}$.
• für Charm- und Top-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=+4/3\!\,}$
• für Strange- und Bottom-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=-2/3\!\,}$
• für Anti-Charm- und Anti-Top-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=-4/3\!\,}$
• für Anti-Strange- und Anti-Bottom-Quark jeweils: ${\displaystyle Y=+2/3\!\,}$

Die Hyperladung ${\displaystyle Y}$ eines Teilchens hängt mit seiner elektrischen Ladung ${\displaystyle Q}$ (in Einheiten der Elementarladung) und der dritten Komponente ${\displaystyle I_{3}}$ seines Isospins zusammen über die Gell-Mann-Nishijima-Relation:

${\displaystyle Y=2\,(Q-I_{3})\qquad \Leftrightarrow \qquad Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}Y\,}$.

Ferner gilt: ${\displaystyle Y=B+S+C+B\;\!'+T\!\,}$,

wobei B für die Baryonenzahl, S für die Strangeness, C für den Charm, B' für die Bottomness und T für die Topness steht.

Bei Betrachtung eines Isospin-Multipletts von Baryonen bzw. Mesonen gilt:

${\displaystyle Y=2\,{\overline {Q}}}$,

wobei Q die mittlere elektrische Ladung der Teilchen des Multipletts bezeichnet.

In der modernen Form lauten die Formeln wie folgt[1]:

${\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {B+S+C+B\;\!'+T}{2}}}$.

${\displaystyle Y=B+S-{\frac {C-B\;\!'+T}{3}}}$