Meson

meson
spinn 0 mesoner
Komposisjon	Kompositt - kvarker og antikvarker
Familie	boson
Klynge	Hadron
Interaksjon	kjernefysisk sterk
teoretisert	Hideki Yūkawa (1935)
oppdaget	1946
Typer	~140 ( Liste )
Deig	Mellom 139 MeV/c 2 ( π+ ) og 9 460 MeV/c 2 ( ϒ )
elektrisk ladning	−1e, 0e, +1e
snurre rundt	0, 1

I partikkelfysikk er en meson (fra det antikke greske μέσος, mésos , bokstavelig talt: det vil si i midten ) en boson [ 1 ] [ 2 ] som reagerer på den sterke kjernekraften , det vil si en hadron med et heltall spinn .

I standardmodellen er mesoner sammensatte partikler i en kvark - antikvark tilstand . Alle kjente mesoner antas å bestå av et kvark-antikvark-par (de såkalte valenskvarkene ) pluss et "hav" av kvark-antikvark-par og virtuelle gluoner . Jakten på eksotiske mesoner med forskjellige bestanddeler pågår . Valenskvarker kan eksistere i en superposisjon av smakstilstander ; for eksempel er den nøytrale pionen verken et opp-anti-opp-par eller et ned-anti-ned-par, men en lik kvantesuperposisjon av begge. De pseudoskalære mesonene (med spinn 0) har lavest hvileenergi, hvor kvarken og antikvarken har motsatte spinn, og deretter vektormesonen ( vektormeson ) (med spinn 1), hvor kvarken og antikvarken har parallelle spinn. Begge presenterer versjoner med høyere energi hvor spinnet økes av banevinkelmomentet . Alle mesoner er ustabile.

Opprinnelig ble mesoner spådd å være bærere av kraften som binder protonet og nøytronet sammen , derav navnet deres. Da den ble oppdaget, ble myonen tildelt denne familien med lignende masse og ble kalt "mu meson", men den viste ikke sterk interaksjon med kjernefysisk materie: det er faktisk en lepton . Pionen var den første autentiske mesonen som ble oppdaget.

I 1949 ble Hideki Yukawa tildelt Nobelprisen i fysikk for å forutsi eksistensen av mesonen. Han kalte det opprinnelig en 'mesontron', men dette ble korrigert av Werner Heisenberg (faren hans var professor i gresk ved Universitetet i München), som påpekte at det ikke var noen 'tr' i det greske ordet 'mesos'.

Oppdagelse og utvikling

Eksistensen av mesoner ble foreslått av den japanske kjernefysikeren Hideki Yukawa i 1935. Ideen hans var at det var en serie partikler tyngre enn elektronet som var ansvarlig for den sterke kjernefysiske interaksjonen. Opprinnelig trodde man at disse partiklene var myoner (feilaktig kalt mesoner), men senere ble det funnet at de tilhørte gruppen leptoner. Mesonene postulert av Yukawa ble oppdaget i 1947 av Powell og kalt mesoner eller pioner.

Senere ble forskjellige grupper av mesoner oppdaget, blant dem K-mesonene eller kaonene. Det er flere mesoner, som produseres i interaksjoner mellom baryoner og er ustabile. Selv om de opprinnelig ble definert av deres mellommasse mellom elektronets og protonets , er det andre med en masse større enn sistnevnte. Mesoner består av en kvark og en antikvark .

Navnene på mesonene

Navnene på mesonene er slik at hovedegenskapene deres kan utledes. Motsatt, gitt egenskapene til en meson, er navnet klart bestemt. Navnekonvensjoner faller inn i to kategorier basert på smak : smaksløse og smakstilsatte vertshus.

Smakløse mesoner

Smakløse mesoner er mesoner hvis smakskvantenummer alle er null. Dette betyr at disse kvarkene er kvarkoniske tilstander (kvark-antikvark-par med samme smak) eller en lineær superposisjon av slike tilstander.

Navnet på de smakløse mesonene bestemmes av deres totale spinn S og deres orbitale vinkelmomentum L. Siden en meson er sammensatt av to kvarker med s = 1/2, kan det totale spinnet bare være S = 1 (parallelle spinn) eller S = 0 (antiparallelle spinn). Orbital-kvantetallet L skyldes revolusjonen til en kvark over en annen. Vanligvis oversettes større orbitale vinkelmomenta til større masse for mesonen. Disse to kvantetallene bestemmer pariteten P og pariteten til den konjugerte ladningen C til mesonene:

P = (−1) L +1 C = (−1) L + S

L og S legger til for å danne et totalt vinkelmomentum kvantenummer J , hvis verdi er i området | L − S | til L + S i et enhetstrinn. De ulike mulighetene er oppsummert i uttrykkene 2 S +1 L J og J PC (kun tegnet for P og C brukes her ).

De forskjellige mulighetene og det tilsvarende mesonsymbolet er gitt i følgende tabell:

	J PC =	(0, 2...) − +	(1, 3...) + −	(1,2...) − −	(0, 1…) + +
Quark komposisjon	2 S +1 L J = *	1 ( S , D …) J	1 ( P , F …) J	3 ( S , D …) J	3 ( P , F …) J
$u{\bar {d}}{\mbox{, }}u{\bar {u}}-d{\bar {d}}{\mbox{, }}d{\bar {u}}$ †	jeg = 1	π	b	ρ	en
$u{\bar {u}}+d{\bar {d}}{\mbox{, }}s{\bar {s}}$ ‡	I = 0	η , η '	h , h'	$\phi \,\!$ , ω	f , f '
$c{\bar {c}}$	I = 0	ηc _	h c	ψ •	χc _
$b{\bar {b}}$	I = 0	ηb _	h b	Υ **	χ b

Karakterer:

* Merk at noen kombinasjoner er forbudt: 0 − − , 0 + − , 1 − + , 2 + − , 3 − + ... † I den første raden partiklene med trippel isospin: π − , π 0 , π + osv. ‡ Den andre raden inneholder par av elementer: φ tilsvarer en tilstand , og ω til . I andre tilfeller er den nøyaktige sammensetningen ikke kjent, og en primtall brukes for å skille de to formene.

s{\bar {s}}

u{\bar {u}}+d{\bar {d}}

• Av historiske grunner kalles 1 3 S 1 -formen av ψ J /ψ ** Bottomonisk tilstandssymbol er en oppsilon med store bokstaver

Paritetsspinn normalserien dannes av mesonene med P = (−1) J . I normalserien er S = 1, og derfor PC = +1 (f.eks. P = C ). Dette tilsvarer noen tripletttilstander (vises i de to siste kolonnene)

Siden mange av disse symbolene kan referere til mer enn én partikkel, ble ekstra regler lagt til:

I dette skjemaet er partikler med J P = 0 − kjent som pseudoskalarer , og mesoner med J P = 1 − kalles vektorer . For andre partikler legges tallet J til som et underskrift: a 0 , a 1 , χ c 1 , etc.
For mange av tilstandene ψ , Υ og χ er det vanlig å inkludere den spektroskopiske informasjonen: Υ (1S), Υ (2S). Det første tallet er det viktigste kvantetallet og bokstaven er den spektroskopiske notasjonen for L. Multiplisiteten er utelatt siden den antydes av symbolet, og J vises som et abonnent ved behov: χ b 2 (1P). Hvis spektroskopisk informasjon ikke er tilgjengelig, er massen angitt: Υ (9460).
Navneskjemaet skiller ikke mellom "rene" tilstander av kvarker og gluoniske tilstander , gluoniske tilstander følger samme skjema.
Imidlertid kan eksotiske mesoner med "forbudte" kvantetall: J PC = 0 − − , 0 + − , 1 − + , 2 + − , 3 − + ... bruke samme konvensjon som mesoner med identisk J -nummer P , men legge til et abonnent J . En meson med isospin 0 og J PC = 1 − + kan betegnes som ω 1 . Når kvantenummeret til en partikkel er ukjent, er den betegnet med en X etterfulgt av massen i parentes.

Vertshus med smak

For smakstilsatte vertshus er navneordningen litt enklere.

1. Mesoner er navngitt etter hvilken som er den tyngste av deres to kvarker. Fra mest til minst massiv er rekkefølgen t > b > c > s > d > u . Imidlertid har u og d ingen smaker, så de endrer ikke navneskjemaet. t - kvarken danner aldri hadroner, men symbolet T er uansett reservert.

kvark	symbol	kvark	symbol
c	D	du	T
s	${\bar {K}}$	b	${\bar {B}}$

Legg merke til at for b- og s -kvarkene får vi et antipartikkelsymbol. Dette er fordi konvensjonen er vedtatt om at smaksladningen og den elektriske ladningen må stemme overens. Dette gjelder også for den tredje komponenten av isospin : oppkvarken har positiv ladning og I 3 , nedkvarken har negativ ladning og I 3 . Konsekvensen er at smaksladningen til enhver meson har samme fortegn som dens elektriske ladning.

2. Hvis den andre kvarken også har en smak (det er ikke u eller d ) så er identifiseringen gitt av subskriptet ( s , c eller b , og i teorien t ).

3. Legg til en hevet skrift "*" hvis mesonen er i paritetsspinn normalserien, f.eks. J P = 0 + , 1 − , 2 + ...

4. For mesoner som ikke er pseudoskalare (0 − ) eller vektorer (1 − ), legg til det totale vinkelmomentum kvantenummer J som et subskript.

Hvis vi setter alt sammen har vi:

Quark komposisjon	Isospin	J P = 0 − , 1 + , 2 − ...	JP = 0 + , 1 − , 2 + ...
${\bar {s}}u,\ {\bar {s}}d$	1/2	$K_{J}$ †	$K_{J}^{*}$
$c{\bar {u}},\ c{\bar {d}}$	1/2	$D_{J}$	$D_{J}^{*}$
$c{\bar {s}}$	0	$D_{sJ}$	$D_{sJ}^{*}$
${\bar {b}}u,\{\bar {b}}d$	1/2	$B_{J}$	$B_{J}^{*}$
${\bar {b}}s$	0	$B_{sJ}$	$B_{sJ}^{*}$
${\bar {b}}c$	0	$B_{cJ}$	$B_{cJ}^{*}$

† J er utelatt av 0 − og 1 −

I noen tilfeller kan partiklene bytte mellom dem. For eksempel kan den nøytrale kaonen og dens antipartikkel kombineres symmetrisk eller antisymmetrisk, noe som gir opphav til to nye partikler, kortlivede og langlivede nøytrale kaoner (som avviser det lille CP-bruddet ). $K^{0}\,({\bar {s}}d)$ ${\bar {K}}^{0}\,(s{\bar {d}})$ $K_{S}^{0}={\begin{matrise}{1 \over {\sqrt {2}}}\end{matrise}}(K^{0}-{\bar {K}} 0}),\;K_{L}^{0}={\begin{matrise}{1 \over {\sqrt {2}}}\end{matrise}}(K^{0}+{\ bar{ K}}^{0})$

Referanser

^ "Elementærpartikler - Oppdage fysikk" . oppdage.fysikk.unlp.edu.ar . Hentet 6. desember 2016 .
^ "Hadroner, baryoner, mesoner" . hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Hentet 6. desember 2016 .

Eksterne lenker

Wiktionary har definisjoner og annen informasjon om meson .
Partikkeldatagruppe
En tabell over noen mesoner og deres egenskaper
Autoritativ informasjon om partikkelegenskaper er kompilert av Particle Data Group http://pdg.lbl.gov
hep-ph/0211411: De lette skalarmesonene i kvarkmodeller
Navneskjema for hadroner (en pdf-fil)