Месон

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу

Месон (од старогрчког μεσος 'просек') - хадрон [1] , који има нулти барионски број . У стандардном моделу, мезони су сложене елементарне честице састављене од једнаког броја кваркова и антикваркова . Мезони укључују пионе ( π -мезоне), каоне-мезоне ) и друге, теже мезоне.

МезонМезонБарионНуклонКваркЛептонЭлектронАдронАтомМолекулаФотонW- и Z-бозоныГлюонГравитонЭлектромагнитное взаимодействиеСлабое взаимодействиеСильное взаимодействиеГравитацияКвантовая электродинамикаКвантовая хромодинамикаКвантовая гравитацияЭлектрослабое взаимодействиеТеория великого объединенияТеория всегоЭлементарная частицаВеществоБозон Хиггса
Кратак преглед различитих породица елементарних и сложених честица и теорија које описују њихове интеракције . Елементарне честице са леве стране су фермиони , са десне стране су бозони . ( Услови - хипервезе до чланака потпредседника )

Мезони су првобитно предвиђени као честице које носе јаке интеракције и одговорне су за ограничавање протона и неутрона у атомским језграма.

Сви мезони су нестабилни. Због присуства енергије везивања, маса мезона је вишеструко већа од збира маса његових саставних кваркова.

Предвиђање и откривање

Године 1934. јапански физичар Х. Иукава изградио је прву квантитативну теорију о интеракцији нуклеона , која се јавља разменом још неоткривених честица, које су сада познате као пиони (или пи-мезони ). Након тога, Х Иукава је награђен за Нобелову награду за физику у 1949. за предвиђање постојање мезона на основу теоријског рада на нуклеарних снага [2] [3] .

У почетку је израз "мезон" имао значење "просек по маси", па је муон откривен 1936. године , који се звао μ мезон, први ушао у категорију мезона (због одговарајуће масе). У почетку је погрешно схваћен за Иукавин мезон; међутим, 1940-их је откривено да муон није подложан јаким интеракцијама и да припада, попут електрона , класи лептона (стога је и назив μ-мезон нетачан, па га стручњаци обично избегавају). Показало се да је први прави мезон био пион откривен 1947. године, који је заиста носилац нуклеарних интеракција у складу са теоријом Иукава (он игра ову улогу на удаљеностима реда Цомптонове таласне дужине пиона, што је око 1,46 10-15 м, док на мањим удаљеностима значајан допринос нуклеарним интеракцијама дају тежи мезони: ρ -, φ -, ω -мезони итд.) [2][4] .

Пре отварања, Тетракуаркс је веровао да се сви познати мезони састоје од пара кварк -антикварка (т. Н. Валентни кварк) и "морских" виртуелних парова кварк -антикварк и виртуелних глуона . У овом случају, валентни кваркови могу постојати не само у "чистом" облику, већ и у облику суперпозиције стања са различитим укусима ; на пример, неутрални божур није ни пар , а не пар кваркови, и суперпозиција је оба: [5] .

У зависности од комбинације вредности укупног угаоног момента Ј и паритета П (означено са Ј П ), постоје псеудоскаларни [ен] ( 0 - ), векторски ( 1 - ), скаларни [ен] ( 0 + ), псеудовецтор [ен] ( 1 + ) и други мезони[6] . Псеудоскаларни мезони имају минималну енергију мировања , јер у њима кварк и антикварк имају антипаралелне спинове ; следе их тежи векторски мезони, у којима су спари кваркова паралелни. Исти и други типови мезона налазе се у вишим енергетским стањима, у којима се спин додаје орбиталном угаоном моменту (тренутна слика интрануклеарних сила је прилично компликована, за детаљније упознавање са улогом мезона погледајте Тренутно стање теорија јаких интеракција ).

Од 2003. у часописима за физику постоје извештаји о открићу честица које се сматрају „кандидатима“ за тетракваркове. Природа једног од њих, мезонске резонанце З (4430) , први пут откривене Беллеовом сарадњом 2007. [7] , поуздано је потврђена 2014. године у експериментима сарадње ЛХЦб [8] . Утврђено је да ова резонанција има кварков састав и припада типу псеудовекторских мезона [9] .

Мезонска номенклатура [10]

Назив мезона је формиран тако да дефинише његова основна својства. Сходно томе, с обзиром на својства мезона, могуће је недвосмислено одредити његово име. Конвенције о именовању спадају у две категорије, у зависности од тога да ли месон има „арому“ или не.

Мезони без укуса

Мезони без укуса су они мезони чији су квантни бројеви укуса једнаки нули. То значи да су тимезони стањакварконијума (парови кварк-антикварк исте ароме) или линеарне комбинације таквих стања.

Назив мезона је одређен његовим укупним спином С и укупним орбиталним угаоним моментом Л. Пошто је мезон састављен од два кварка са с = 1/2 , укупни спин може бити само С = 1 (паралелни спинови) или С = 0 (антипаралелни спинови). Орбитални квантни број Л појављује се због ротације једног кварка око другог. Обично се већи орбитални импулс манифестује као већа маса мезона. Ова два квантна броја одређују паритет П и (за неутралне мезоне) паритет наелектрисања Ц мезона:

П = (−1) Л +1
Ц = (−1) Л + С

Такође Л и С сабирају укупни угаони момент Ј , који може узети вредности из | Л - С | до Л + С у једном кораку. Могуће комбинације су описане помоћу симбола ( појма ) 2 С +1 Л Ј (уместо нумеричке вредности Л , користи се абецедни код, види спектроскопске симболе ) и симбол Ј ПЦ (за означавање се користе само знакови П и Ц ).

Могуће комбинације и одговарајуће ознаке мезона дате су у табели:

Ј ПЦ = (0, 2 ...) - + (1, 3 ...) + - (1,2 ...) - - (0, 1 ...) + +
Састав кварка 2 С +1 Л Ј = * 1 ( С , Д , ...) Ј 1 ( П , Ф , ...) Ј 3 ( С , Д , ...) Ј 3 ( П , Ф , ...) Ј
И = 1 π б ρ а
И = 0 η, η ' х , х ' φ, ω ф , ф '
И = 0 η ц х ц ψ χ ц
И = 0 η б х б Υ ** χ б

Напомене:

* Неке комбинације су забрањене: 0 - - , 0 + - , 1 - + , 2 + - , 3 - + ...
Први ред формира тројке изоспина: π - , π 0 , π + итд.
Други ред садржи парове честица: за φ се претпоставља да је стање , а ω је стање У другим случајевима тачан састав није познат, па се за разликовање два облика користи потез.
Из историјских разлога, облик 1³ С 1 ψ назива се Ј / ψ .
** Симбол стања боттонијума је велико слово си (може се појавити као велико слово И у зависности од прегледача).

Нормалне спин-парне секвенце формирају мезони са П = (−1) Ј. У нормалном низу, С = 1 , па је ПЦ = +1 (то јест, П = Ц ). Ово одговара неким тројним стањима (назначеним у последње две колоне).

Пошто неки од симбола могу да указују на више честица, постоје додатна правила:

  • У овој шеми, честице са Ј П = 0 су познате као псеудоскалари , а мезони са Ј П = 1 се називају вектори . За остале честице број Ј се додаје као индекс: а 0 , а 1 , χ ц 1 итд.
  • За већину ψ , Υ и χ стања, запису се обично додају спектроскопске информације: Υ (1 С ) , Υ (2 С ) . Први број је главни квантни број, а слово је спектроскопска ознака Л. Вишеструкост је изостављена, будући да из слова следи, штавише, Ј, ако је потребно, пише се у облику индекса: χ б 2 (1 П ) . Ако спектроскопске информације нису доступне, уместо њих се користи маса: Υ (9460)
  • Шема означавања не прави разлику између „чистих“ стања кваркова и стања глуонијума . Због тога глуонијумска стања користе исту нотацију.
  • За егзотичне мезоне са "забрањеним" скупом квантних бројева Ј ПЦ = 0 - - , 0 + - , 1 - + , 2 + - , 3 - + , ... користите исту ознаку као и за мезоне са идентичним ПЦ бројевима, са изузетком допунских додатака Ј. Мезони са изоспином 0 и Ј ПЦ = 1 - + означени су као η 1 . Када су квантни бројеви честица непознати, означава се као Кс са масом у заградама.

Мезони са укусом

За мезоне са укусом, шема именовања је мало једноставнија.

1. Мезону је име дао најтежи од два кварка. Редослед од тешког до лаког је т > б > ц > с > д > у . Међутим, у - и д -кваркови немају арому , услед чега не утичу на назив. Т -кварк се никада не појављује у хадронима, али је симбол за мезоне који садрже т резервисан.

куарк симбол куарк симбол
ц Д. т Т
с б
Треба напоменути да се симбол против честица користи са с и б кварковима. То је због прихваћеног споразума да набој ароме и електрични набој морају имати исти знак. Исто важи и за трећу компоненту исоспин : дугме у кварк има позитиван исоспин пројекцију сам 3 и пуњење, и г кварк има негативан И 3 и набој. Као резултат тога, сваки укус наелектрисаног мезона има исти знак као и његов електрични набој.

2. Ако и други кварк има арому (било коју, осим у и д ), онда се његово присуство означава као индекс ( с , ц или б и, теоретски, т ).

3. Ако мезон припада нормалној спин -парној секвенци, то јест Ј П = 0 + , 1 - , 2 + , ..., тада се додаје горњи индекс "*".

4. За мезоне, са изузетком псеудоскалара (0 - ) и вектора (1 - ), квантни број укупног угаоног момента Ј додаје се као индекс.

Сумирајући, добијамо:

Састав кварка Исоспин Ј П = 0 - , 1 + , 2 - ... Ј П = 0 + , 1 - , 2 + ...
1/2
1/2
0
1/2
0
0
Ј изостављено за 0 - и 1 - .

Понекад се честице могу мешати. На пример, неутрални каон и његова античестица у слабим интеракцијама , како су показали М. Гелл-Манн и А. Паис 1955., понашају се као симетрична или антисиметрична комбинација, од којих свака има своју честицу: краткотрајни неутрални каон са ПЦ = +1 , обично се распада на два пиона ( π 0 π 0 или π + π - ), и дуговечни неутрални каон са ПЦ = -1 , обично се распада или у три пиона, или у пион, електрон (или муон) и неутрино [11] .

Табела неких мезона

Различите врсте мезона (не потпуно)
Честица Одређивање Античестица Цомпоситион Маса , М еВ / с ²С Ц. Б доживотни , с
Пион π + π - 139.6 0 0 0 2.60⋅10 −8
π 0 135.0 0 0 0 0,84⋅10 −16
Каон К + К - 493.7 +1 0 0 1.24⋅10 −8
497.7 +1 0 0 0,89⋅10 −10
497.7 +1 0 0 5.2⋅10 −8
Ово η 0 547.8 0 0 0 0,5⋅10 −18
Ро ρ + ρ - 776 0 0 0 0,4⋅10 −23
Фи φ 1019 0 0 0 16⋅10 −23
Д. Д + Д - 1869 0 +1 0 10.6⋅10 −13
Д 0 1865 0 +1 0 4.1⋅10 −13
1968 +1 +1 0 4.9⋅10 −13
Ј / ψ Ј / ψ 3096.9 0 0 0 7.2⋅10 −21
Б Б - Б + 5279 0 0 −1 1.7⋅10 −12
Б 0 5279 0 0 −1 1,5⋅10 −12
Упсилон Υ 9460 0 0 0 1,3⋅10 −20

такође видети

Белешке (уреди)

  1. Класификација хадрона Уводне речи
  2. 1 2 Намбу, Иоицхиро. ... Куаркс. - М .: Мир , 1984.- 225 стр. -С. 53-54, 60-63.
  3. Нобелова награда за физику 1949: Хидеки Иукава . // Службена веб страница Нобелове награде. Датум лечења: 23. април 2020.
  4. Боиаркин, 2006 , стр. 57-58.
  5. ^ Греинер В., Муллер Б .. Квантна механика: Симетрије. 2. издање . - Берлин: Спрингер Сциенце & Бусинесс Медиа , 1994.- квиии + 526 стр. -ИСБН 3-540-58080-8 . - П. 271.
  6. Боиаркин, 2006 , стр. 70, 94-95.
  7. Цхои С.-К. ет ал. ... Запажање резонантне структуре у дистрибуцији масе π ± ψ ′ у ексклузивним распадима БК π ± ψ ′ // Пхисицал Ревиев Леттерс , 2008, 100 . -П. 142001-1-142001-10. - дои : 10.1103 / ПхисРевЛетт.100.142001 .
  8. Ааиј Р. ет ал. ... Запажање резонантног карактера З (4430) - држава // Пхисицал Ревиев Леттерс , 2014, 112 . -П. 222002-1-2222002-9. - дои : 10.1103 / ПхисРевЛетт.112.222002 .
  9. Иванов, Игор. Вести са Великог хадронског сударача. Експеримент ЛХЦб коначно је доказао стварност егзотичног мезона З (4430) . // Сите елементи.ру (15.04.2014). Датум лечења: 23. април 2020.
  10. Шема именовања хадрона (енглески) ... Група података о честицама (24.02.2021).
  11. Каон Пхисицс / Ед. аутор ЈЛ Роснер и БД Винстеин. - Цхицаго: Университи оф Цхицаго Пресс, 2001.- кв + 624 стр. -ИСБН 0-226-90228-5 . - П. 3-4, 15.

Књижевност

Линкови