Baryon properties based on the chiral quark soliton model

Abstract

The chiral quark soliton model (CQSM) is a baryon model taking account of the low energy QCD property, and consists of mean field theory and quantization of the collective rotational motion. The bound state problem for a baryon is solved nonperturbatively including the negative energy sea quark degrees of freedom. A unique feature of CQSM is the prediction of a small fraction of quark spin to the nucleon spin, and the major part of the nucleon spin comes from angular momenta of quarks. The properties of strange baryons and strangeness contents of nonstrange baryons can be studied by extending to the flavor SU(3) case. Results of calculations for the flavor decomposition of the nucleon spin, which take account of the first order rotational correction and the flavor SU(3) breaking effect, show the negative polarization of the strange quark with respect to the nucleon spin direction, and reproduce the data. CQSM corresponds to the Skyrme model, another low energy model, in the limit of the number of colors. As this correspondence breaks at the next leading order of this number, CQSM is superior as a low energy model of baryons.

カイラルクォークソリトン模型(CQSM)は低エネルギーQCDの性質を取り入れたバリオンの模型であり、平均場の理論と量子化された集団回転運動からなる。バリオンの束縛状態の問題を、負エネルギーの海クォークの自由度を取り入れて、非摂動的に解くことができる。この模型の特徴は、核子スピン中の小さいクォークスピン成分を示すことであるが、核子スピンの大部分がクォークの軌道角運動量であることを意味する。この模型をフレーバSU(3)に拡張すると、ストレンジバリオンや核子中のストレンジネス成分を調べることができる。回転運動の1次の補正項とSU(3)対称性の破れの効果を入れて、核子スピンのフレーバ分解を行った結果、ストレンジクォークの偏極は核子スピンと逆方向であり、実験値を再現する。CQSMともう1つの低エネルギー模型であるスキルム模型とは色量子数の極限で対応するが、この対応は色量子数の高次で破れるため、バリオンの低エネルギー模型としてのCQSMの優位性を示すものである。