Мезон

Эта статья о субатомной частице. Информацию о программном обеспечении см. в разделе Meson (программное обеспечение) .

Мезоны

Мезоны со спином 0 образуют нонет
Состав	композит : кварки и антикварки
Статистика	бозонный
Семья	адронный
Взаимодействия	сильный , слабый , электромагнитный и гравитационный
Теоретический	Хидеки Юкава (1935)
Обнаруженный	1947
Типы	~140 ( Список )
Масса	от 134,9 МэВ/ c 2 ( Пи 0 ) до 9,460 ГэВ/ c 2 ( ϒ )
Электрический заряд	−1 е , 0 е , +1 е
Вращаться	0 ч , 1 ч

В физике элементарных частиц мезон , ( / ˈ m iː z ɒ n , ˈ m ɛ z ɒ n / ) — это тип адронной субатомной частицы состоящей из равного числа кварков и антикварков , обычно по одному из каждого, связанных вместе сильными взаимодействие . Поскольку мезоны состоят из кварковых субчастиц, они имеют значительный физический размер — диаметр примерно один фемтометр (10 ⁻¹⁵ м), что примерно в 0,6 раза больше размера протона или нейтрона . Все мезоны нестабильны, самые долгоживущие из них живут всего несколько десятых наносекунды. Более тяжелые мезоны распадаются на более легкие мезоны и, в конечном счете, на стабильные электроны , нейтрино и фотоны .

Вне ядра мезоны появляются в природе лишь как кратковременные продукты очень высокоэнергетических столкновений между частицами, состоящими из кварков, например, космическими лучами (протонами и нейтронами высоких энергий) и барионной материей . Мезоны обычно производятся искусственно в циклотронах или других ускорителях частиц в результате столкновений протонов, антипротонов или других частиц.

Мезоны более высоких энергий (более массивные) были созданы мгновенно во время Большого взрыва , но сегодня считается, что они не играют никакой роли в природе. Однако такие тяжелые мезоны регулярно создаются в экспериментах на ускорителях частиц, которые исследуют природу более тяжелых кварков, составляющих более тяжелые мезоны.

Мезоны являются частью семейства адронных частиц, которые определяются просто как частицы, состоящие из двух или более кварков. Другими членами семейства адронов являются барионы : субатомные частицы, состоящие из нечетного числа валентных кварков (по крайней мере, трех), а некоторые эксперименты показывают наличие экзотических мезонов , которые не имеют обычного содержания валентных кварков, состоящего из двух кварков (один кварк). и один антикварк), но четыре и более.

Потому что кварки имеют спин 1/2 , разница в числе кварков между мезонами и барионами приводит к тому , что обычные двухкварковые мезоны являются бозонами , тогда как барионы являются фермионами .

Каждому типу мезонов соответствует античастица (антимезон), в которой кварки заменяются соответствующими антикварками и наоборот. Например, положительный пион (
Пи ⁺
) состоит из одного верхнего кварка и одного нижнего антикварка; и соответствующая ему античастица, отрицательный пион (
Пи ⁻
), состоит из одного верхнего антикварка и одного нижнего кварка.

Поскольку мезоны состоят из кварков, они участвуют как в слабом, так и в сильном взаимодействии . Мезоны с суммарным электрическим зарядом также участвуют в электромагнитном взаимодействии . Мезоны классифицируются в соответствии с содержанием кварков, полным угловым моментом , четностью и различными другими свойствами, такими как C-четность и G-четность . Хотя ни один мезон не является стабильным, мезоны с меньшей массой , тем не менее, более стабильны, чем более массивные, и, следовательно, их легче наблюдать и изучать на ускорителях частиц или в экспериментах с космическими лучами . Самая легкая группа мезонов менее массивна, чем самая легкая группа барионов, а это означает, что их легче создавать в экспериментах и, таким образом, с большей готовностью проявлять определенные явления более высоких энергий, чем барионы. Но мезоны могут быть весьма массивными: например, J/Psi-мезон (
Дж/п
), содержащий очаровательный кварк , впервые замечен в 1974 году, примерно в три раза массивнее протона, а ипсилон-мезон (
ϒ
), содержащий нижний кварк , впервые наблюдавшийся в 1977 году, примерно в десять раз массивнее протона.

История

Из теоретических соображений в 1934 году Хидеки Юкава предсказал существование и приблизительную массу «мезона» как носителя ядерной силы , удерживающей вместе атомные ядра . Если бы не было ядерного взаимодействия, все ядра с двумя и более протонами разлетелись бы из-за электромагнитного отталкивания. Юкава назвал свою частицу-носитель мезоном, от μέσος mesos , греческого слова, означающего «промежуточный», потому что его предсказанная масса находилась между массой электрона и массой протона, который примерно в 1836 раз превышает массу электрона. Юкава или Карл Дэвид Андерсон , открывшие мюон , первоначально назвали частицу «мезотроном», но его поправил физик Вернер Гейзенберг (отец которого был профессором греческого языка в Мюнхенском университете ). Гейзенберг указывал, что в греческом слове «месос» нет «тр».

Первый кандидат на роль мезона Юкавы, в современной терминологии известный как мюон , был открыт в 1936 году Карлом Дэвидом Андерсоном и другими в продуктах распада взаимодействия космических лучей. « Мю -мезон» имел примерно подходящую массу, чтобы быть носителем сильного ядерного взаимодействия Юкавы, но в течение следующего десятилетия стало очевидно, что это не та частица. В конце концов было обнаружено, что «мю-мезон» вообще не участвовал в сильном ядерном взаимодействии, а скорее вел себя как тяжелая версия электрона , и в конечном итоге был классифицирован как лептон, подобно электрону, а не как мезон. Физики, делая этот выбор, решили, что их классификацию должны определять иные свойства, помимо массы частиц.

(1939–1945) в исследованиях субатомных частиц были годы задержек Во время Второй мировой войны , когда большинство физиков работали над прикладными проектами для нужд военного времени. Когда в августе 1945 года закончилась война, многие физики постепенно вернулись к исследованиям в мирное время. Первым открытым настоящим мезоном был тот, кого позже назвали «пи-мезоном» (или пионом). В 1939–1942 годах Дебендра Мохан Бозе и Бибха Чоудхури экспонировали фотографические пластинки Илфорда полутоновые в высокогорных горных районах Дарджилинга и наблюдали длинные изогнутые ионизирующие треки, которые, казалось, отличались от треков альфа-частиц или протонов. В серии статей, опубликованных в журнале Nature , они идентифицировали космическую частицу, имеющую среднюю массу, почти в 200 раз превышающую массу электрона. Это открытие было сделано в 1947 году с помощью улучшенных полнотоновых фотоэмульсионных пластин Сесилом Пауэллом , Хью Мюрхедом , Сезаром Латтесом и Джузеппе Оккиалини , которые исследовали продукты космических лучей в Бристольском университете в Англии на основе фотопленок, помещенных в Горы Анды. Некоторые из этих мезонов имели примерно ту же массу, что и уже известный мю-мезон, но, казалось, распались на него, что побудило физика Роберта Маршака в 1947 году выдвинуть гипотезу о том, что на самом деле это был новый и другой мезон. В течение следующих нескольких лет новые эксперименты показали, что пион действительно участвует в сильных взаимодействиях. Пион (как виртуальная частица ) также используется в качестве носителя силы для моделирования ядерных сил в атомных ядрах (между протонами и нейтронами ). Это приближение, поскольку фактическим носителем сильного взаимодействия считается глюон , который явно используется для моделирования сильного взаимодействия между кварками. Другие мезоны, такие как виртуальные ро-мезоны, также используются для моделирования этой силы, но в меньшей степени. После открытия пиона Юкава был удостоен Нобелевской премии по физике 1949 года за свои предсказания.

Некоторое время назад слово «мезон» иногда использовалось для обозначения любого носителя силы, например «Z ⁰ мезон» , который участвует в осуществлении слабого взаимодействия . Однако это использование вышло из моды, и теперь мезоны определяются как частицы, состоящие из пар кварков и антикварков.

Обзор

и полный

Основные статьи: Спин (физика) , оператор углового момента , полный угловой момент и квантовые числа.

Спин (квантовое число S ) — это векторная величина, которая представляет «собственный» угловой момент частицы. Это происходит с шагом 1/2 ​ часа  ​ .

Кварки — это фермионы , в данном случае частицы, имеющие спин 1 / 2 ( S = 1/2 ​ ) . Поскольку проекции спина изменяются с шагом 1 (то есть 1 ħ ), одиночный кварк имеет вектор спина длины 1/2 либо ( и имеет две проекции спина S z ₌ + 1/2 ​ ​ или S _z = - + 1/2 ​ ) . Два кварка могут иметь выровненные спины, и в этом случае два вектора спина складываются, образуя вектор длины S = 1 с тремя возможными проекциями спина ( S _z = +1, S _z = 0 и S _z = -1). , а их комбинация называется векторным мезоном или триплетом со спином 1 . Если два кварка имеют противоположные спины, векторы спина складываются, образуя вектор длины S = 0 и только одну проекцию спина ( S _z = 0 ), называемую скалярным мезоном или синглетом со спином 0 . Поскольку мезоны состоят из одного кварка и одного антикварка, они находятся в триплетном и синглетном спиновых состояниях. Последние называются скалярными мезонами или псевдоскалярными мезонами в зависимости от их четности (см. ниже).

Существует еще одна величина квантованного углового момента , называемая орбитальным угловым моментом (квантовое число L ), которая представляет собой угловой момент, обусловленный кварками, вращающимися вокруг друг друга, и также имеет приращения 1 ħ . Полный угловой момент (квантовое число J ) частицы представляет собой комбинацию двух собственных угловых моментов (спина) и орбитального углового момента. Оно может принимать любое значение из J = | Л - С | до J = | Л + С | , с шагом 1.

Квантовые числа углового момента мезона для L = 0, 1, 2, 3

С	л	п	Дж	Дж п
0	0	−	0	0 −
	1	+	1	1 +
	2	−	2	2 −
	3	+	3	3 +
1	0	−	1	1 −
	1	+	2, 0	2 + , 0 +
	2	−	3, 1	3 − , 1 −
	3	+	4, 2	4 + , 2 +

Физики элементарных частиц больше всего интересуются мезонами без орбитального углового момента ( L = 0), поэтому наиболее изученными двумя группами мезонов являются S = 1; L = 0 и S = ​​0; L = 0, что соответствует J = 1 и J = 0, хотя они не единственные. Также возможно получить J частицы = 1 из S = 0 и L = 1. Как отличить мезоны S = 1, L = 0 и S = ​​0, L = 1 — активное направление исследований в мезонной спектроскопии .

P -четность

Основная статья: Паритет (физика)

P -парность — это лево-правая четность, или пространственная четность, и она была первой из нескольких обнаруженных «четностей», поэтому ее часто называют просто «четностью» . Если бы Вселенная отражалась в зеркале, большинство законов физики были бы идентичны: все действовало бы одинаково, независимо от того, что мы называем «левым», а что — «правым». Эта концепция зеркального отражения называется четностью ( P ). Гравитация , электромагнитная сила и сильное взаимодействие ведут себя одинаково независимо от того, отражается Вселенная в зеркале или нет, и поэтому говорят, что они сохраняют четность ( P -симметрию). Однако слабое взаимодействие действительно отличает «левое» от «правого» — явление, называемое нарушением четности ( P -нарушение).

На основании этого можно было бы подумать, что если бы волновая функция каждой частицы (точнее, квантовое поле для каждого типа частиц) была одновременно зеркально перевернутой, то новый набор волновых функций полностью удовлетворял бы законам физики (за исключением слабое взаимодействие). Оказывается, это не совсем так: для того, чтобы уравнения были удовлетворены, волновые функции некоторых типов частиц необходимо не только зеркально перевернуть, но и умножить на −1. Говорят, что такие типы частиц имеют отрицательную или нечетную четность ( P = -1 или, альтернативно, P = -), тогда как говорят, что другие частицы имеют положительную или четную четность ( P = +1 или, альтернативно, P = +).

Для мезонов четность связана с орбитальным угловым моментом соотношением:

$P=\left(-1\right)^{L+1}$

где L является результатом четности соответствующей сферической гармоники волновой функции . «+1» происходит от того факта, что, согласно уравнению Дирака , кварк и антикварк имеют противоположные внутренние четности. Следовательно, внутренняя четность мезона является произведением внутренней четности кварка (+1) и антикварка (−1). Поскольку они разные, их произведение равно -1, поэтому оно дает «+1», который появляется в показателе степени.

Как следствие, все мезоны без орбитального углового момента ( L = 0) имеют нечетную четность ( P = −1).

C-четность

Основная статья: C-паритет

C -четность определяется только для мезонов, которые являются собственными античастицами (т.е. нейтральными мезонами). Он показывает, останется ли волновая функция мезона неизменной при замене его кварка на антикварк. Если

$|q{\bar {q}}\rangle =|{\bar {q}}q\rangle$

тогда мезон « С четный» ( С = +1). С другой стороны, если

$|q{\bar {q}}\rangle =-|{\bar {q}}q\rangle$

тогда мезон является « C нечетным» ( C = −1).

C -четность редко изучается сама по себе, но чаще в сочетании с P-четностью в CP-четность . Первоначально считалось, что CP -четность сохраняется, но позже было обнаружено, что она нарушается в редких случаях в слабых взаимодействиях .

G -четность

Основная статья: G-паритет

G -четность является обобщением C - четности. Вместо простого сравнения волновой функции после обмена кварками и антикварками, он сравнивает волновую функцию после обмена мезона на соответствующий антимезон, независимо от содержания кварков.

Если

$|q_{1}{\bar {q}}_{2}\rangle =|{\bar {q}}_{1}q_{2}\rangle$

тогда мезон « G четный» ( G = +1). С другой стороны, если

$|q_{1}{\bar {q}}_{2}\rangle =-|{\bar {q}}_{1}q_{2}\rangle$

тогда мезон является « G нечетным» ( G = −1).

и

Основная статья: Изоспин

Комбинации одного u , d или s кварка и одного u , d или s антикварка в J ^п = 0 ⁻ конфигурация формируется из нонета .

Комбинации одного u , d или s кварка и одного u , d или s антикварка в J ^п = 1 ⁻ конфигурация также образует нонет.

изоспина

Концепция изоспина была впервые предложена Вернером Гейзенбергом в 1932 году для объяснения сходства между протонами и нейтронами в условиях сильного взаимодействия . Хотя у них были разные электрические заряды, их массы были настолько похожими, что физики полагали, что на самом деле это одна и та же частица. Различные электрические заряды объяснялись результатом какого-то неизвестного возбуждения, подобного спину. Это неизвестное возбуждение позже было названо изоспином . Юджином Вигнером в 1937 году

Когда были открыты первые мезоны, их тоже увидели глазами изоспина, и поэтому считалось, что три пиона — это одна и та же частица, но в разных состояниях изоспина.

Математика изоспина была смоделирована по образцу математики спина . Проекции изоспина варьировались с шагом 1, как и проекции спина, и каждой проекции было сопоставлено « заряженное состояние ». Поскольку «пионная частица» имела три «заряженных состояния», ее называли изоспином I = 1. Его «заряженные состояния»
Пи ⁺
,
Пи ⁰
, и
Пи ⁻
, соответствовало проекциям изоспина I ₃ = +1 , I ₃ = 0 и I ₃ = −1 соответственно. Другой пример — « ро-частица », также имеющая три заряженных состояния. Его «заряженные состояния»
р ⁺
,
р ⁰
, и
р ⁻
, соответствовало проекциям изоспина I ₃ = +1 , I ₃ = 0 и I ₃ = −1 соответственно.

Замена кварковой моделью

Эта вера сохранялась до тех пор, пока Мюррей Гелл-Манн не предложил модель кварков в 1964 году (первоначально содержащую только кварки u , d и s ). Сейчас считается, что успех модели изоспина обусловлен схожими массами u- и d - кварков. Поскольку u- и d- кварки имеют схожие массы, частицы, состоящие из одинакового их количества, также имеют схожие массы.

Точный состав u- и d- кварков определяет заряд, поскольку u -кварки несут заряд. + + 2 / 3 , тогда как d -кварки несут заряд − + 1 / 3 . Например, все три пиона имеют разные заряды.

• 
  Пи ⁺
  = (
  в
  
  д
  )
• 
  Пи ⁰
  = суперпозиция ( квантовая
  в
  
  в
  ) и (
  д
  
  д
  ) состояния
• 
  Пи ⁻
  = (
  д
  
  в
  )

но все они имеют одинаковые массы ( около 140 МэВ/ c ² ), поскольку каждый из них состоит из одинакового общего количества верхних и нижних кварков и антикварков. В рамках модели изоспина они считались одной частицей в разных заряженных состояниях.

После принятия кварковой модели физики заметили, что проекции изоспина связаны с содержанием верхних и нижних кварков в частицах соотношением

$I_{3}={\frac {1}{2}}\left[\left(n_{\text{u}}-n_{\bar {\text{u}}}\right)-\left(n_{\text{d}}-n_{\bar {\text{d}}}\right)\right],$

где n -символы обозначают количество верхних и нижних кварков и антикварков.

В «картине изоспина» три пиона и три ро считались разными состояниями двух частиц. Однако в кварковой модели rhos — это возбужденные состояния пионов. Изоспин, хотя и дает неточную картину происходящего, все еще используется для классификации адронов, что приводит к неестественной и часто запутанной номенклатуре.

Поскольку мезоны являются адронами, для них всех также используется изоспиновая классификация, при этом квантовое число рассчитывается путем сложения I ₃ = + 1/2 − 3 положительно заряженного верхнего или нижнего кварка или антикварка (верхних кварков и нижних антикварков), и I _{для каждого} = 1/2 По на каждый отрицательно заряженный верхний или нижний кварк или антикварк (верхние антикварки и нижние кварки).

квантовые

Основная статья: Аромат (физика элементарных частиц) § Квантовые числа аромата

странности Было замечено, что квантовое число S (не путать со спином) увеличивается и уменьшается вместе с массой частицы. Чем больше масса, тем ниже (отрицательнее) странность (тем больше s-кварков). Частицы можно описать с помощью проекций изоспина (связанных с зарядом) и странности (массы) (см. рисунки uds nonet). Когда были открыты другие кварки, были созданы новые квантовые числа, которые имели аналогичное описание нонетов udc и udb. Поскольку схожи только массы u и d, это описание массы и заряда частицы в терминах изоспина и ароматических квантовых чисел хорошо работает только для нонетов, состоящих из одного u, одного d и еще одного кварка, и не работает для остальных нонетов ( например ucb нонет). Если бы все кварки имели одинаковую массу, их поведение можно было бы назвать симметричным , поскольку все они вели бы себя совершенно одинаково по отношению к сильному взаимодействию. Однако, поскольку кварки имеют разную массу, они и взаимодействуют по-разному (точно так же, как электрон, помещенный в электрическое поле, будет ускоряться больше, чем протон, помещенный в то же поле, из-за своей более легкой массы), и симметрия Говорят, что это сломанный .

Было отмечено, что заряд ( ) связан с проекцией изоспина ( I3 _Q ), барионным числом ( B ) и ароматными квантовыми числами ( S , C , B ′ , T ) формулой Гелла-Манна–Нисидзимы :

$Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}(B+S+C+B^{\prime }+T),$

где S , C , B ′ и T представляют собой квантовые числа странности , очарования , нижнего и верхнего вкуса соответственно. Они связаны с количеством странных, очаровательных, нижних, верхних кварков и антикварков соотношениями:

${\begin{aligned}S&=-(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}})\\C&=+(n_{\text{c}}-n_{\bar {\text{c}}})\\B^{\prime }&=-(n_{\text{b}}-n_{\bar {\text{b}}})\\T&=+(n_{\text{t}}-n_{\bar {\text{t}}}),\end{aligned}}$

это означает, что формула Гелла-Манна-Нисидзимы эквивалентна выражению заряда через содержание кварков:

$Q={\frac {2}{3}}[(n_{\text{u}}-n_{\bar {\text{u}}})+(n_{\text{c}}-n_{\bar {\text{c}}})+(n_{\text{t}}-n_{\bar {\text{t}}})]-{\frac {1}{3}}[(n_{\text{d}}-n_{\bar {\text{d}}})+(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}})+(n_{\text{b}}-n_{\bar {\text{b}}})].$

Классификация

Смотрите также: Список мезонов

Мезоны классифицируются на группы в соответствии с их изоспином ( I ), полным угловым моментом ( J ), четностью ( P ), G-четностью ( G ) или C-четностью ( C ), когда это применимо, и кварков содержанием (q). Правила классификации определяются Группой данных частиц и довольно запутаны. Правила представлены ниже в виде таблицы для простоты.

Типы мезонов

Мезоны подразделяются на типы в соответствии с их спиновыми конфигурациями. Некоторым конкретным конфигурациям даны специальные названия, основанные на математических свойствах их спиновой конфигурации.

Типы мезонов

Тип	С	л	п	Дж	Дж п
Псевдоскалярный мезон	0	0	−	0	0 −
Псевдовекторный мезон	0, 1	1	+	1	1 +
Векторный мезон	1	0, 2	−	1	1 −
Скалярный мезон	1	1	+	0	0 +
Тензорный мезон	1	1, 3	+	2	2 +

Номенклатура

Мезоны без запаха

Мезоны без запаха — это мезоны, состоящие из пары кварков и антикварков одного аромата (все их ароматные квантовые числа равны нулю: S = 0, C = 0, B ′ = 0, T = 0). Правила для мезонов без запаха таковы:

Номенклатура мезонов без запаха

д д содержание	я	Дж ПК ​
		0 −+ , 2 −+ , 4 −+ , ...	1 +− , 3 +− , 5 +− , ...	1 −− , 2 −− , 3 −− , ...	0 ++ , 1 ++ , 2 ++ , ...
в д $\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$ д в	1	Пи + Пи 0 Пи −	б + б 0 б −	р + р 0 р −	а + а 0 а −
Смесь в в , д д , с с	0	тот '	час ч '	ой φ	ж ж ′
с с	0	тот с	ч с	п	х с
б б	0	тот б	ч б	ϒ	х б
т т	0	тот т	ч т	я	х т

Кроме того

• Если известно спектроскопическое состояние мезона, оно добавляется в скобки.
• Когда спектроскопическое состояние неизвестно, масса (в МэВ/ c ² ) добавляется в скобках.
• Когда мезон находится в основном состоянии , в скобках ничего не добавляется.

Ароматизированные мезоны

Ароматизированные мезоны — это мезоны, состоящие из пары кварков и антикварков разных ароматов. В этом случае правила проще: главный символ зависит от более тяжелого кварка, верхний индекс зависит от заряда, а нижний индекс (если он есть) зависит от более легкого кварка. В табличном виде это:

Номенклатура ароматизированных мезонов

Кварк	Антикварк
	вверх	вниз	очарование	странный	вершина	нижний
вверх	—		Д 0	К +	Т 0	Б +
вниз		—	Д −	К 0	Т −	Б 0
очарование	Д 0	Д +	—	Д + с	Т 0 с	Б + с
странный	К −	К 0	Д − с	—	Т − с	Б 0 с
вершина	Т 0	Т +	Т 0 с	Т + с	—	Т + б
нижний	Б −	Б 0	Б − с	Б 0 с	Т − б	—

Кроме того

• Если Дж ^п находится в «нормальном ряду» (т.е. J ^п = 0 ⁺ , 1 ⁻ , 2 ⁺ , 3 ⁻ , ...), добавляется верхний индекс ∗.
• Если мезон не псевдоскалярный ( J ^п = 0 ⁻ ) или вектор ( J ^п = 1 ⁻ ), J добавляется в качестве нижнего индекса.
• Если известно спектроскопическое состояние мезона, оно добавляется в скобки.
• Когда спектроскопическое состояние неизвестно, масса (в МэВ/ c ² ) добавляется в скобках.
• Когда мезон находится в основном состоянии , в скобках ничего не добавляется.

Экзотические мезоны

Основная статья: Экзотический мезон

Существуют экспериментальные доказательства того, что частицы являются адронами (т. е. состоят из кварков) и имеют нейтральный цвет с нулевым барионным числом и, следовательно, по общепринятому определению являются мезонами. Однако эти частицы не состоят из одной пары кварк/антикварк, как все остальные обычные мезоны, обсуждавшиеся выше. Ориентировочная категория этих частиц — экзотические мезоны .

Существует по крайней мере пять экзотических мезонных резонансов, существование которых было экспериментально подтверждено двумя или более независимыми экспериментами. Наиболее статистически значимой из них является Z(4430) , открытая экспериментом Belle в 2007 году и подтвержденная LHCb в 2014 году. Это кандидат на звание тетракварка : частица, состоящая из двух кварков и двух антикварков. См. основную статью выше, чтобы узнать о других резонансах частиц, которые являются кандидатами на звание экзотических мезонов.

Список

Основная статья: Список мезонов

Псевдоскалярные мезоны

Название частицы	Частица символ	Античастица символ	Кварк содержание	Масса покоя ( МэВ / c 2 )	я г	Дж ПК ​	С	С	Б'	Средний срок службы ( с )	Обычно распадается на (>5% распадов)
Пион	Пи +	Пи −	в д	139.570 18 ± 0.000 35	1 −	0 −	0	0	0	(2.6033 ± 0.0005) × 10 −8	м + + н м
Пион	Пи 0	Себя	$\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,$[а]	134.9766 ± 0.0006	1 −	0 −+	0	0	0	(8.4 ± 0.6) × 10 −17	с + с
И мезон	тот	Себя	$\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}{\sqrt {6}}} \,$[а]	547.853 ± 0.024	0 +	0 −+	0	0	0	(5.0 ± 0.3) × 10 −19 [б]	с + с или Пи 0 + Пи 0 + Пи 0 или Пи + + Пи 0 + Пи −
Эта простой мезон	' (958)	Себя	$\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}}{\sqrt {3}}} \,$[а]	957.66 ± 0.24	0 +	0 −+	0	0	0	(3.2 ± 0.2) × 10 −21 [б]	Пи + + Пи − + тот или ( р 0 + с ) / ( Пи + + Пи − + с ) или Пи 0 + Пи 0 + тот
Очарованный эта-мезон	тот в (1S)	Себя	с с	2 980 .3 ± 1.2	0 +	0 −+	0	0	0	(2.5 ± 0.3) × 10 −23 [б]	Видеть тот c моды распада
Нижний эта-мезон	тот б (1С)	Себя	б б	9300 ± 40	0 +	0 −+	0	0	0	Неизвестный	Видеть тот б моды распада
Есть	К +	К −	в с	493.677 ± 0.016	1 ⁄ 2	0 −	1	0	0	(1.2380 ± 0.0021) × 10 −8	м + + н μ или Пи + + Пи 0 или Пи 0 + Это + + н е или Пи + + Пи 0
Есть	К 0	К 0	д с	497.614 ± 0.024	1 ⁄ 2	0 −	1	0	0	[с]	[с]
K-короткий	К 0 С	Себя	$\mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}+s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,$[Это]	497.614 ± 0.024 [д]	1 ⁄ 2	0 −	(*)	0	0	(8.953 ± 0.005) × 10 −11	Пи + + Пи − или Пи 0 + Пи 0
К-длинный	К 0 л	Себя	$\mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}-s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,$[Это]	497.614 ± 0.024 [д]	1 ⁄ 2	0 −	(*)	0	0	(5.116 ± 0.020) × 10 −8	Пи ± + Это ∓ + н е или Пи ± + м ∓ + н μ или Пи 0 + Пи 0 + Пи 0 или Пи + + Пи 0 + Пи −
D-мезон	Д +	Д −	с д	1 869 .62 ± 0.20	1 ⁄ 2	0 −	0	+1	0	(1.040 ± 0.007) × 10 −12	Видеть Д + режимы распада
D-мезон	Д 0	Д 0	с в	1 864 .84 ± 0.17	1 ⁄ 2	0 −	0	+1	0	(4.101 ± 0.015) × 10 −13	Видеть Д 0 режимы распада
странный D-мезон	Д + с	Д − с	с с	1 968 .49 ± 0.34	0	0 −	+1	+1	0	(5.00 ± 0.07) × 10 −13	Видеть Д + s режимы распада
Б-мезон	Б +	Б −	в б	5 279 .15 ± 0.31	1 ⁄ 2	0 −	0	0	+1	(1.638 ± 0.011) × 10 −12	Видеть Б + режимы распада
Б-мезон	Б 0	Б 0	д б	5 279 .53 ± 33	1 ⁄ 2	0 −	0	0	+1	(1.530 ± 0.009) × 10 −12	Видеть Б 0 режимы распада
Странный B-мезон	Б 0 с	Б 0 с	с б	5 366 .3 ± 0.6	0	0 −	−1	0	+1	1.470 +0.026 −0.027 × 10 −12	Видеть Б 0 s режимы распада
Очарованный B-мезон	Б + с	Б − с	с б	6276 ± 4	0	0 −	0	+1	+1	(4.6 ± 0.7) × 10 −13	Видеть Б + c моды распада

^[а] ^ Состав неточный из-за ненулевых масс кварков.
^[б] ^ PDG сообщает ширину резонанса (Γ). Здесь преобразование τ = ħ ⁄ Γ . Вместо этого дается
^[с] ^ Сильное собственное состояние . Нет определенного срока службы (см. примечания к каону ниже).
^[д] ^ Масса
К ⁰
_Земля ​
К ⁰
_S даны как
К ⁰
. Однако известно, что разница между массами
К ⁰
_Земля ​
К ⁰
_S порядка 2,2 × 10 ⁻¹¹ МэВ/ c ² существует.
^[Это] ^ Слабое собственное состояние . В макияже отсутствует небольшой член , нарушающий CP (см. Примечания к нейтральным каонам ниже).

Векторные мезоны

Частица имя	Частица символ	Античастица символ	Кварк содержание	Масса покоя ( МэВ / c 2 )	я г	Дж ПК ​	С	С	Б'	Средний срок службы ( с )	Обычно распадается на (>5% распадов)
Заряженный ро-мезон	р + (770)	р − (770)	в д	775.4 ± 0.4	1 +	1 −	0	0	0	~ 4.5 × 10 −24 [ф] [г]	Пи ± + Пи 0
Нейтральный ро-мезон	р 0 (770)	Себя	$\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$	775.49 ± 0.34	1 +	1 −−	0	0	0	~ 4.5 × 10 −24 [ф] [г]	Пи + + Пи −
Омега-мезон	ой (782)	Себя	$\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$	782.65 ± 0.12	0 −	1 −−	0	0	0	(7.75 ± 0.07) × 10 −23 [ф]	Пи + + Пи 0 + Пи − или Пи 0 + с
Фи-мезон	φ (1020)	Себя	с с	1 019 .445 ± 0.020	0 −	1 −−	0	0	0	(1.55 ± 0.01) × 10 −22 [ф]	К + + К − или К 0 С + К 0 Л или ( р + Пи ) / ( Пи + + Пи 0 + Пи − )
Дж/Пси	Дж/п	Себя	с с	3 096 .916 ± 0.011	0 −	1 −−	0	0	0	(7.1 ± 0.2) × 10 −21 [ф]	Видеть Дж/п (1S) моды распада
Ипсилон-мезон	ϒ (1С)	Себя	б б	9 460 .30 ± 0.26	0 −	1 −−	0	0	0	(1.22 ± 0.03) × 10 −20 [ф]	Видеть ϒ (1S) моды распада
Есть	К ∗+	К ∗−	в с	891.66 ± 0.026	1 ⁄ 2	1 −	1	0	0	~ 7.35 × 10 −20 [ф] [г]	Видеть К ∗ (892) моды распада
Есть	К ∗0	К ∗0	д с	896.00 ± 0.025	1 ⁄ 2	1 −	1	0	0	(7.346 ± 0.002) × 10 −20 [ф]	Видеть К ∗ (892) моды распада
D-мезон	Д ∗+ (2010)	Д ∗− (2010)	с д	2 010 .27 ± 0.17	1 ⁄ 2	1 −	0	+1	0	(6.9 ± 1.9) × 10 −21 [ф]	Д 0 + Пи + или Д + + Пи 0
D-мезон	Д ∗0 (2007)	Д ∗0 (2007)	с в	2 006 .97 ± 0.19	1 ⁄ 2	1 −	0	+1	0	> 3,1 × 10 −22 [ф]	Д 0 + Пи 0 или Д 0 + с
странный D-мезон	Д ∗+ с	Д ∗− с	с с	2 112 .3 ± 0.5	0	1 −	+1	+1	0	> 3,4 × 10 −22 [ф]	Д ∗+ + с или Д ∗+ + Пи 0
Б-мезон	Б ∗+	Б ∗−	в б	5 325 .1 ± 0.5	1 ⁄ 2	1 −	0	0	+1	Неизвестный	Б + + с
Б-мезон	Б ∗0	Б ∗0	д б	5 325 .1 ± 0.5	1 ⁄ 2	1 −	0	0	+1	Неизвестный	Б 0 + с
Странный B-мезон	Б ∗0 с	Б ∗0 с	с б	5 412 .8 ± 1.3	0	1 −	−1	0	+1	Неизвестный	Б 0 с + с
Очарованный B-мезон †	Б ∗+ с	Б ∗− с	с б	Неизвестный	0	1 −	0	+1	+1	Неизвестный	Неизвестный

^[ф] ^ PDG сообщает ширину резонанса (Γ). Здесь преобразование τ = ħ ⁄ Γ . Вместо этого дается
^[г] ^ Точное значение зависит от используемого метода. Подробности смотрите в данной ссылке.

нейтральных

возникают две сложности С нейтральными каонами :

• За счет смешивания нейтральных каонов
  К ⁰
  _Песок ​
  К ⁰
  _L не являются собственными странности состояниями . Однако они являются собственными состояниями слабого взаимодействия , которое определяет, как они распадаются , поэтому это частицы с определенным временем жизни .
• Линейные комбинации , приведенные в таблице для
  К ⁰
  _Песок ​
  К ⁰
  _L не совсем верны, так как имеется небольшая коррекция из-за нарушения CP . См. нарушение CP в каонах .

Обратите внимание, что эти проблемы в принципе существуют и для других нейтральных ароматизированных мезонов; однако слабые собственные состояния считаются отдельными частицами только для каонов из-за их совершенно разных времен жизни.

См. также

• Мезонная молекула
• Стандартная модель

Внешние ссылки

• Нейв, ЧР, изд. (2005). «Таблица некоторых мезонов и их свойств» . Кафедра физики и астрономии. Гиперфизика . Атланта, Джорджия: Университет штата Джорджия .
• «Группа данных частиц» . Лаборатория Лоуренса Беркли (главная страница). Лоуренс, Калифорния. — Собирает достоверную информацию о свойствах частиц.
• ван Беверен, Эиф; Рупп, Джордж; Петропулос, Николас; Клеефельд, Фридер (2003) [26 ноября 2002 г.]. «Легкие скалярные мезоны в моделях кварков». Материалы конференции Американского института физики . 660 : 353–366. arXiv : hep-ph/0211411 . Бибкод : 2003AIPC..660..353В . дои : 10.1063/1.1570585 . S2CID   6295609 .
• «Схема именования адронов» (PDF) . Группа данных о частицах . Лоуренс, Калифорния: Лаборатория Лоуренса Беркли . 2004.
• «Мезоны стали мыслимыми» . Thingsmadethinkable.com . — Интерактивная визуализация, позволяющая сравнивать физические свойства.
• Перриконе, Майк (22 марта 2006 г.). «Что случилось с антивеществом? Эксперимент DZero Фермилаба находит подсказки в быстроменяющихся мезонах» (пресс-релиз). Батавия, Иллинойс: Национальная ускорительная лаборатория Ферми (Fermilab).
• Перриконе, Майк (25 сентября 2006 г.). «Ученые из Фермилаборатории официально заявляют: они обнаружили быстроизменяющееся поведение B-sub-s-мезона, который переключается между материей и антиматерией 3 триллиона раз в секунду» (пресс-релиз). Батавия, Иллинойс: Национальная ускорительная лаборатория Ферми (Фермилаб).