Achtvoudig pad (natuurkunde)

Het achtvoudige pad is in de theoretische natuurkunde een classificatiemethode die baryonen en mesonen oorspronkelijk in octetten organiseerde. Octet is door Murray Gell-Mann bedacht, een natuurkundige uit de Verenigde Staten, en verwijst naar het edele achtvoudige pad van het boeddhisme. De theorie werd onafhankelijk door de Israëlische natuurkundige en diplomaat Yuval Ne'eman ontwikkeld en leidde tot de verdere ontwikkeling van het quarkmodel.

Behalve het organiseren van de baryonen met spin – 1/2 en mesonen in octetten, vormen de beginselen van het achtvoudige pad toegepast op de spin – 3/2 baryonen een decuplet, maar een van de deeltjes uit dit decuplet was nog nooit waargenomen. Gell-Mann noemde dit deeltje Omega-minus Ω⁻ en voorspelde in 1962 dat dit deeltje een vreemdheid van −3, een elektrische lading van −1 en een massa in de buurt van 1680 MeV zou hebben. In 1964 werd door een groep die aan het Brookhaven National Laboratory met een deeltjesversneller werkte een deeltje ontdekt dat nauw aansloot bij deze voorspellingen. Daarmee werd het achtvoudige pad bevestigd. Gell-Mann ontving in 1969 voor zijn voorspelling van het deeltje Omega-minus de Nobelprijs voor Natuurkunde.

Het achtvoudige pad kan worden begrepen als een gevolg van smaaksymmetrieën tussen de verschillende soorten quarks. Aangezien de sterke kernkracht voor quarks van willekeurige smaak hetzelfde is, verandert het vervangen van de ene smaak quark in een hadron door de andere de massa van de hadron nauwelijks. Wiskundig kan dit vervangen van de ene door de andere quark worden beschreven door elementen van de speciale unitaire groep SU(3). De octetten en andere ordeningen zijn representaties van deze groep. Ofwel, in plaats van drie tripletten kunnen er ook patronen worden gevormd, die uit een singulet bestaan, door Gell-Mann buiten beschouwing gelaten, twee octetten en een decuplet.

• D Griffiths. Introduction to Elementary Particles, 1987. ISBN 0-471-60386-4
• H Lang over het ontstaan van de quantumchromodynamica in het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde februari 2020, website met wachtwoord