Meson
În fizica particulelor , mezonii sunt un grup de particule subatomice compuse dintr-un quark și un antiquark legat de o forță puternică .
Sunt particule instabile și de obicei se descompun în fotoni sau leptoni . Quarkul și antiquarkul constitutiv pot fi omogene sau de diferite tipuri (de exemplu, c c sau u d ).
Primul mezon a fost teoretizat în 1935 de Hideki Yukawa ca mediator al interacțiunii puternice dintre nucleoni [1] și a fost apoi identificat experimental în 1947 în razele cosmice ( mesonul Pi ). [2] De atunci, numeroși mezoni au fost observați experimental, în special în experimente cu acceleratori de particule și / sau teoretizați ca mediatori ai proceselor puternice de interacțiune.
Termenul mezon s-a născut istoric pentru a indica particule cu o masă intermediară între electron și proton .
Caracteristici
Mesonii fac parte din familia hadronilor și având o rotire completă sunt bosoni . Mesonii mai ușori acționează eficient ca mediatori de forță puternică între nucleoni la distanțe scurte și, în general, joacă un rol în procesele de interacțiune puternice . Deoarece sunt compuse din quarcuri, ele interacționează cu alte particule atât prin forța slabă, cât și prin forța puternică . Mesonii care au o sarcină electrică netă participă, de asemenea, la interacțiunea electromagnetică pe distanțe mari.
Mesonii sunt clasificați în funcție de conținutul lor de quark, momentul unghiular total , paritatea și conjugarea sarcinii . Pe baza conținutului de quark și a simetriei aromelor , mezonii sunt împărțiți în multiplete de mase aproape degenerate. De exemplu, cei trei pioni cu sarcină electrică pozitivă, negativă și neutră identifică un triplet de izospin în care masele diferă doar cu aproximativ 3%.
Deși niciun mezon nu este stabil, cei cu masă mai mică au încă o durată medie de viață mai lungă, ceea ce le face mai ușor de observat în razele cosmice și de a studia în acceleratorii de particule . Unii mezoni au o masă mult mai mică decât barionii , celălalt grup mare de hadroni și, din acest motiv, sunt produși în cantități mari în coliziile de mare energie dintre nucleoni utilizați în experimentele moderne. De exemplu, quarkul farmec a fost observat pentru prima dată în mezonul J / Psi (J / ψ) în 1974, [3] [4] și quarkul inferior în mezonul upsilon (ϒ) în 1977. [5]
Nu toți mezonii au o antiparticulă corespunzătoare ( antimesonă ), în care quark-urile sunt înlocuite cu antiquark-urile lor corespunzătoare și invers. De exemplu, un pion pozitiv (π + ) constă dintr-un quark sus și un antiquark jos ; și antiparticulele sale corespunzătoare, pionul negativ (π⁻), constă dintr-un antiquark ascendent și un quark descendent . Pionul neutru π 0 este alcătuit în schimb dintr-un amestec simetric de quark și antiquark, astfel încât antiparticula lui π 0 este π 0 în sine.
Lista mezonilor
Tabelele enumeră toți mezonii pseudoscalari ( J P = 0 - ) și vectori ( J P = 1 - ), ambii observați și doar teoretic preziși.
Simbolurile prezentate sunt: I ( izospin ), J ( operatorul momentului unghiular total ), P ( paritate ), C ( paritate C ), G ( paritate G ), u ( quark sus ), d ( quark descendent ), s ( quark ciudat ), c ( quark farmec ), b ( quark inferior ), Q ( încărcare ), B ( număr barion ), S ( ciudățenie ), C ( farmec ) și B ′ ( fund ), precum și numeroase particule subatomice.
Pentru antiparticulele corespunzătoare este suficient să schimbați quarcurile în antiquark, schimbând semnele Q, B, S, C și B ′. Particulele cu simbolul † lângă nume au fost prezise de modelul standard, dar nu au fost încă observate. Valorile marcate cu roșu nu au fost stabilite ferm prin experimente, dar sunt prezise de modelul quark și sunt în concordanță cu măsurătorile.
Mezoni pseudoscalari
Nume din particule | Simbol din particule | Simbol de antiparticulă | Quark conținut | Masa de repaus ( MeV / c 2 ) | Eu G | J P C | S. | C. | B ' | Durata medie a vieții ( e ) | De obicei se descompune în (> 5% descompunere) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Pion [6] | π + | π - | tu d | 139,57018 ± 0,00035 | 1 - | 0 - | 0 | 0 | 0 | 2.6033 ± 0.0005 × 10 −8 | μ + + ν μ |
Pion [7] | π⁰ | La fel | [la] | 134,9766 ± 0,0006 | 1 - | 0 - + | 0 | 0 | 0 | 8,4 ± 0,6 × 10 −17 | γ + γ |
Meson eta [8] | η | La fel | [la] | 547,853 ± 0,024 | 0 + | 0 - + | 0 | 0 | 0 | 5,0 ± 0,3 × 10 −19 [b] | γ + γ o π⁰ + π⁰ + π⁰ o π + + π⁰ + π⁻ |
Meson eta prime [9] | η ′ (958) | La fel | [la] | 957,66 ± 0,24 | 0 + | 0 - + | 0 | 0 | 0 | 3,2 ± 0,2 × 10 −21 [b] | π + + π⁻ + η o ( ρ⁰ + γ ) / ( π + + π⁻ + γ ) sau |
Meson eta fermecat [10] | η c (1S) | La fel | c c | 2980,3 ± 1,2 | 0 + | 0 - + | 0 | 0 | 0 | 2,5 ± 0,3 × 10 −23 [b] | Vezi modurile de descompunere ale lui η c |
Meson eta bottom [11] | η b (1S) | La fel | b b | 9300 ± 40 | 0 + | 0 - + | 0 | 0 | 0 | Necunoscut | Vezi modurile de descompunere ale lui η b |
Kaone [12] | K + | K⁻ | tu s | 493,677 ± 0,016 | 1/2 | 0 - | 1 | 0 | 0 | 1,2380 ± 0,0021 × 10 −8 | μ + + ν μ o π + + π⁰ o π⁰ + e + + ν e o π + + π⁰ |
Kaone [13] | K⁰ | K ⁰ | d s | 497,614 ± 0,024 | 1/2 | 0 - | 1 | 0 | 0 | [c] | [c] |
Short Kaone [14] | K⁰ S | La fel | [Și] | 497,614 ± 0,024 [d] | 1/2 | 0 - | (*) | 0 | 0 | 8,953 ± 0,005 × 10 −11 | π + + π⁻ o π⁰ + π⁰ |
Long Kaone [15] | K⁰ L | La fel | [Și] | 497,614 ± 0,024 [d] | 1/2 | 0 - | (*) | 0 | 0 | 5,116 ± 0,020 × 10 −8 | π ± + e ∓ + ν e o π ± + μ ∓ + ν μ o π⁰ + π⁰ + π⁰ o π + + π⁰ + π⁻ |
Meson D [16] | D + | D⁻ | c d | 1869,62 ± 0,20 | 1/2 | 0 - | 0 | +1 | 0 | 1,040 ± 0,007 × 10 −12 | Vedeți modurile de descompunere D + |
Meson D [17] | D⁰ | D ⁰ | c u | 1864,84 ± 0,17 | 1/2 | 0 - | 0 | +1 | 0 | 4,101 ± 0,015 × 10 −13 | A se vedea modurile de descompunere D⁰ |
Meson D ciudat [18] | D + s | D⁻ s | c s | 1968,49 ± 0,34 | 0 | 0 - | +1 | +1 | 0 | 5,00 ± 0,07 × 10 −13 | Vezi modurile de descompunere ale D + s |
Meson B [19] | B + | B⁻ | tu b | 5279,15 ± 0,31 | 1/2 | 0 - | 0 | 0 | +1 | 1,638 ± 0,011 × 10 −12 | Vedeți modurile de descompunere B + |
Meson B [20] | B⁰ | B ⁰ | d b | 5279,53 ± 33 | 1/2 | 0 - | 0 | 0 | +1 | 1,530 ± 0,009 × 10 −12 | Vezi modurile de descompunere B⁰ |
B ciudat Meson [21] | B⁰ s | B ⁰ s | s b | 5366,3 ± 0,6 | 0 | 0 - | −1 | 0 | +1 | 1,470 + 0,026 × 10 −12 1.470 −0.027 × 10 −12 | Vezi modurile de descompunere ale lui B⁰ |
Meson B fermecat [22] | B + c | B⁻ c | c b | 6276 ± 4 | 0 | 0 - | 0 | +1 | +1 | 4,6 ± 0,7 × 10 −13 | Vezi modurile de descompunere ale B + c |
[a] Machiaj inexact din cauza maselor de quarks "diferite de zero".
[b] PDG raportează lățimea rezonanței (Γ). Aici, în schimb, este dată conversia lui τ = ħ / Γ.
[c] Autostat ( eigenstate ) puternic . Nu există o durată de viață definită
[d] Masa lui K⁰ L și K⁰ S este dată ca cea a lui K⁰ . Cu toate acestea, se știe că există o diferență între masele K⁰ L și K⁰ S de ordinul 2,2 × 10 −11 MeV / c 2 . [15]
[și] eigenstate slab . Compoziția eșuează pe termen scurt de încălcare a CP .
Mezonii vectoriali
Nume din particule | Simbol din particule | Simbol din antiparticulă | Quark conținut | Masa de repaus ( MeV / c 2 ) | Eu G | J P C | S. | C. | B ' | Durata medie a vieții ( e ) | De obicei se descompune în (> 5% se descompune) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Meson rho a acuzat [23] | ρ + (770) | ρ⁻ (770) | tu d | 775,4 ± 0,4 | 1 + | 1 - | 0 | 0 | 0 | ~ 4,5 × 10 −24 [f] [g] | π + + π⁰ |
Meson rho neutru [23] | ρ⁰ (770) | La fel | 775,49 ± 0,34 | 1 + | 1 −− | 0 | 0 | 0 | ~ 4,5 × 10 −24 [f] [g] | π + + π⁻ | |
Omon meson [24] | ω (782) | La fel | 782,65 ± 0,12 | 0 - | 1 −− | 0 | 0 | 0 | 7,75 ± 0,07 × 10 −23 [f] | π + + π⁰ + π⁻ o | |
Meson phi [25] | φ (1020) | La fel | s s | 1019,445 ± 0,020 | 0 - | 1 −− | 0 | 0 | 0 | 1,55 ± 0,01 × 10 −22 [f] | K + + K⁻ o |
J / Psi [26] | J / ψ | La fel | c c | 3096,916 ± 0,011 | 0 - | 1 −− | 0 | 0 | 0 | 7,1 ± 0,2 × 10 −21 [f] | Vezi modurile de descompunere J / psi (1S) |
Upsilon Meson [27] | ϒ (1S) | La fel | b b | 9460,30 ± 0,26 | 0 - | 1 −− | 0 | 0 | 0 | 1,22 ± 0,03 × 10 −20 [f] | Vedeți modurile de descompunere ale ϒ (1S) |
Kaone [28] | K ∗ + | K ∗ ⁻ | tu s | 891,66 ± 0,026 | 1/2 | 1 - | 1 | 0 | 0 | ~ 7,35 × 10 −20 [f] [g] | Vedeți modurile de descompunere ale lui K ∗ (892) |
Kaone [28] | K ∗ 0 | K ∗ 0 | d s | 896,00 ± 0,025 | 1/2 | 1 - | 1 | 0 | 0 | 7,346 ± 0,002 × 10 −20 [f] | Vedeți modurile de descompunere ale lui K ∗ 0 (892) |
Meson D [29] | D ∗ + (2010) | D ∗ ⁻ (2010) | c d | 2010,27 ± 0,17 | 1/2 | 1 - | 0 | +1 | 0 | 6,9 ± 1,9 × 10 −21 [f] | D⁰ + π + o D + + π⁰ |
Meson D [30] | D ∗ 0 (2007) | D ∗ 0 (2007) | c u | 2006,97 ± 0,19 | 1/2 | 1 - | 0 | +1 | 0 | > 3,1 × 10 −22 [f] | D⁰ + π⁰ o |
D ciudat Meson [31] | D ∗ + s | D ∗ ⁻ s | c s | 2112,3 ± 0,5 | 0 | 1 - | +1 | +1 | 0 | > 3,4 × 10 −22 [f] | D ∗ + + γ o |
Meson B [32] | B ∗ + | B ∗ ⁻ | tu b | 5325,1 ± 0,5 | 1/2 | 1 - | 0 | 0 | +1 | Necunoscut | B + + γ |
Meson B [32] | B ∗ 0 | B ∗ 0 | d b | 5325,1 ± 0,5 | 1/2 | 1 - | 0 | 0 | +1 | necunoscut | B⁰ + γ |
B ciudat Meson [33] | B ∗ 0 s | B ∗ 0 s | s b | 5412,8 ± 1,3 | 0 | 1 - | −1 | 0 | +1 | Necunoscut | B⁰ s + γ |
Meson B fermecat † | B ∗ + c | B ∗ ⁻ c | c b | Necunoscut | 0 | 1 - | 0 | +1 | +1 | Necunoscut | Necunoscut |
[f] PDG raportează lățimea rezonanței (Γ). Aici, în schimb, este dată conversia lui τ = ħ / Γ.
[g] Valoarea exactă depinde de metoda utilizată. Consultați secțiunea referințe pentru mai multe detalii.
Notă
- ^ (EN) Hideki Yukawa, Despre interacțiunea particulelor elementare (PDF), în Proceedings of the Physico-Mathematical Society of Japan, vol. 17, 1935, p. 48.
- ^ CMG Lattes, H. Muirhead, GPS Occhialini, CF Powell, Procesele care implică mezonii încărcați , în natură , vol. 159, nr. 4047, 1947, p. 694, DOI : 10.1038 / 159694a0 .
- ^ JJ Aubert și colab. (1974)
- ^ JE Augustin și colab. (1974)
- ^ SW Herb și colab. (1977)
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - π +
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - π⁰
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - η Arhivat 5 iunie 2011 la Internet Archive .
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - η ′
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - η c
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - η b
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - K +
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - K⁰
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - K⁰ S
- ^ a b C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - K⁰ L
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D ±
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D⁰
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D + s
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - B +
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - B⁰
- ^ C. Amsler și colab . (2008): listări de particule - B⁰ s
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - B + c
- ^ a b C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - ρ
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - ω (782)
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - φ
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - J / Ψ
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - ϒ (1S)
- ^ a b C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - K ∗ (892)
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D * + - (2010)
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D ∗ 0 (2007)
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - D * + -
- ^ a b C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - B *
- ^ C. Amsler și colab . (2008): Listări de particule - B *
Bibliografie
- ( EN ) MS Sozzi, Parity , in Discrete Symmetries and CP Violation: From Experiment to Theory , Oxford University Press , 2008a, pp. 15-87, ISBN 0-19-929666-9 .
- ( EN ) MS Sozzi, Charge Conjugation , in Discrete Symmetries and CP Violation: From Experiment to Theory , Oxford University Press , 2008b, pp. 88-120, ISBN 0-19-929666-9 .
- ( EN ) MS Sozzi, CP-Symmetry , în Discrete Symmetries and CP Violation: From Experiment to Theory , Oxford University Press , 2008c, pp. 231-275, ISBN 0-19-929666-9 .
- ( EN ) C. Amsler și colab. , Review of Physics Particle , in Physics Letters , B667, nr. 1, Particle Data Group , 2008, pp. 1–1340.
- ( EN ) SSM Wong, Nucleon Structure , in Introductory Nuclear Physics , ediția a II-a, New York (NY), John Wiley & Sons , 1998, pp. 21-56, ISBN 0-471-23973-9 .
- ( EN ) R. Shankar, Principiile mecanicii cuantice , ediția a doua, New York (NY), Plenum Press , 1994, ISBN 0-306-44790-8 .
- ( EN ) K. Gottfried, VF Weisskopf, Hadronic Spectroscopy: G-parity , în Concepts of Particle Physics , vol. 2, Oxford University Press , 1986, pp. 303-311, ISBN 0-19-503393-0 .
- ( EN ) JW Cronin, CP Symmetry Violation - The Search for its origin ( PDF ), su nobelprize.org , The Nobel Foundation , 1980.
- ( EN ) VL Fitch, The Discovery of Charge - Conjugation Parity Asymmetry ( PDF ), pe nobelprize.org , Fundația Nobel , 1980.
- ( EN ) SW Herb și colab. , Observarea unei rezonanțe Dimuon la 9,5 GeV în coliziuni 400-GeV Proton-Nucleus , în Physical Review Letters , vol. 39, nr. 5, 1977, pp. 252-255, DOI : 10.1103 / PhysRevLett . 39.252 .
- ( EN ) JJ Aubert și colab. , Observarea experimentală a unei particule grele J , în Physical Review Letters , vol. 33, nr. 23, 1974, pp. 1404-1406, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.33.1404 .
- ( RO ) JE Augustin și colab. , Descoperirea unei rezonanțe înguste în e + e - Annihilation , în Physical Review Letters , vol. 33, nr. 23, 1974, pp. 1406-1408, DOI : 10.1103 / PhysRevLett.33.1406 .
- ( EN ) M. Gell-Mann, A Schematic of Baryons and Mesons , in Physics Letters , vol. 8, nr. 3, 1964, pp. 214-215, DOI : 10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3 .
- ( EN ) E. Wigner, Despre consecințele simetriei Hamiltonianului nuclear asupra spectroscopiei nucleelor , în Physical Review , vol. 51, nr. 2, 1937, pp. 106-119, DOI : 10.1103 / PhysRev.51.106 .
- ( DE ) W. Heisenberg, Über den Bau der Atomkerne I , în Zeitschrift für Physik , vol. 77, 1932, pp. 1-11, DOI : 10.1007 / BF01342433 .
- ( DE ) W. Heisenberg, Über den Bau der Atomkerne II , în Zeitschrift für Physik , vol. 78, 1932, pp. 156–164, DOI : 10.1007 / BF01337585 .
- ( DE ) W. Heisenberg, Über den Bau der Atomkerne III , în Zeitschrift für Physik , vol. 80, 1932, pp. 587–596, DOI : 10.1007 / BF01335696 .
Elemente conexe
Alte proiecte
- Wikționarul conține dicționarul lema « meson »
- Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre mezon
linkuri externe
- ( EN ) Mesone , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
- ( EN ) Particle Data Group - The Review of Particle Physics (2008)
- Un tabel al unor mezoni și proprietățile acestora , pe hyperphysics.phy-astr.gsu.edu .
- Informațiile autoritare cu privire la proprietățile particulelor sunt compilate de Particle Data Group http://pdg.lbl.gov
- hep-ph / 0211411: Mezonii scalari ușori din modelele de quark , la arxiv.org .
- ( RO ) SCHEMA DE NUME PENTRU HADRONS ( PDF ), pe pdg.lbl.gov .
- Ce s-a întâmplat cu antimateria? Experimentul DZero al Fermilab găsește indicii în Meson Quick-Change , la fnal.gov .
- Observația definitivă a experimentului CDF al oscilațiilor materie-antimaterie în mezonul Bs , la fnal.gov .
Controlul autorității | Tesauro BNCF 35424 · LCCN (EN) sh85083949 · GND (DE) 4169475-2 · BNF (FR) cb11980368z (dată) · NDL (EN, JA) 00.573.902 |
---|