Мезон

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці

Мезон (ад стар.-грэч.: μέσος — сярэдні) — базон моцнага ўзаемадзеяння. У Стандартнай мадэлі мезоны — гэта састаўныя (не-элементарныя) часціцы, якія складаюцца з цотнага ліку кваркаў і антыкваркаў. Да мезонаў адносяцца піоны (π-мезоны), каоны (K-мезоны) і многія іншыя больш цяжкія мезоны. Першапачаткова мезоны былі прадказаны як часціцы, якія пераносяць сілы, якія звязваюць пратоны і нейтроны.

Большая частка масы мезона паходзіць з энергіі сувязі, а не з сумы мас часціц, з якіх ён складаецца.

Усе мезоны нестабільныя.

Мезон Мезон Барыён Нуклон Кварк Лептон Электрон Адрон Атам Малекула Фатон W- і Z-базоны Глюон Гравітон Электрамагнітнае ўзаемадзеянне Слабае ўзаемадзеянне Моцнае ўзаемадзеянне Гравітацыя Квантавая электрадынаміка Квантавая хромадынаміка Квантавая гравітацыя Электраслабае ўзаемадзеянне Тэорыя Вялікага аб'яднання Тэорыя ўсяго Элементарная часціца Рэчыва Базон Хігса
Кароткі агляд розных сямействаў элементарных і састаўных часціц, і тэорыі, якія апісваюць іх узаемадзеянні. Ферміёны злева, Базоны справа. (на пункты на карцінцы можна націскаць)

Прадказанне і выяўленне[правіць | правіць зыходнік]

У 1935 годзе японскі фізік Х. Юкава пабудаваў першую колькасную тэорыю ўзаемадзеяння нуклонаў, якое адбываецца праз абмен новымі часціцамі, якія цяпер вядомыя як пі-мезоны (або піоны). Пасля за гэтую працу Х. Юкава быў узнагароджаны Нобелеўскай прэміяй па фізіцы.

Першапачаткова тэрмін «мезон» меў сэнс «сярэдні па масе», таму першым у разрад мезонаў трапіў (з-за яго прыдатнай масы) выяўлены ў канцы 1930-х гадоў мюон, які назвалі μ-мезонам. Аднак у канцы 1940-х было ўстаноўлена, што мюон не схільны да моцнага ўзаемадзеяння і адносіцца, як і электрон, да класа лептонаў (таму і назва μ-мезон з'яўляецца няправільнай).

Піон быў ​​першым эксперыментальна адкрытым (1947) сапраўдным мезонам.

Да адкрыцця тэтракваркаў лічылася, што ўсе вядомыя мезоны складаюцца з пары кваркаў-антыкварк (т. зв. валентных кваркаў) і з «мора» віртуальных кварк-антыкваркавых пар і віртуальных глюонаў. Валентныя кваркі могуць існаваць у выглядзе суперпазіцыі станаў з розным водарам; напрыклад нейтральны піон не з'яўляецца ні парай , ні парай кваркаў, а ўяўляе сабой суперпазіцыю абодвух.

Псеўдаскалярныя мезоны (спін = 0) маюць мінімальную энергію спакою, бо ў іх кварк і антыкварк маюць антыпаралельныя спіны, пасля іх ідуць вектарныя мезоны (спін = 1), у якіх спіны кваркаў паралельныя (накірованы аднолькава). Абодва тыпы сустракаюцца ў больш высокіх энергетычных станах, у якіх спін складваецца з арбітальным (вуглавым) момантам (сённяшняя карціна ўнутрыядзерных сіл даволі складаная, для дэтальнага азнаямлення з роляй мезонаў гл. Сучасны стан тэорыі моцных узаемадзеянняў).

Наменклатура мезонаў[правіць | правіць зыходнік]

Імя мезоны ўтворыцца так, каб яно вызначала яго асноўныя ўласцівасці. Адпаведна, па зададзеных уласцівасцях мезоны можна адназначна вызначыць яго назву. Спосабы наймення падзяляюцца на дзве катэгорыі, у залежнасці ад таго, ці мае Мезон «водар» ці не.

Мезоны без водару[правіць | правіць зыходнік]

Мезоны без водару – гэта такія мезоны, усё квантавыя колькасці Водараў якіх роўныя нулю. Гэта азначае, што гэтыя мезоны зʼяўляюцца станамі кварконію (пар кварк-антікварк аднолькавага водару) або лінейнымі камбінацыямі такіх станаў.

Імя мезоны вызначаецца яго сумарным спінам S і сумарным арбітальным кутнім момантам L . Так як Мезон складзены з двух кваркаў з s = 1/2, сумарны спін можа быць толькі S = 1 (паралельныя спіны) або S = 0 (антіпараллельные спіны). Арбітальнае квантавы лік L зʼяўляецца за кошт кручэння аднаго кварка вакол іншага. Звычайна большы арбітальны момант выяўляецца ў выглядзе большай масы мезоны. Гэтыя два квантавыя лікі вызначаюць цотнасць P і (для нейтральных мезонаў) зарадава-спалучаная цотнасць C мезоны:

P = (−1)L+1
C = (−1)L+S

Таксама L і S складваюцца ў поўны кутняй момант J , які можа прымаць значэнні ад | LS | да L + S з крокам адзінка. Магчымыя камбінацыі апісваюцца пры дапамозе знака ( тэрм а) 2 S + 1 L J (замест лічбавага значэння L выкарыстоўваецца літарны код, гл. спектраскапічныя сімвалы) і сімвала J PC (для абазначэння выкарыстоўваецца толькі знак P і C ).

Магчымыя камбінацыі і адпаведныя абазначэння мезонаў дадзены ў табліцы:

JPC = (0, 2…)− + (1, 3…)+ − (1,2…)− − (0, 1…)+ +
Кварковый состав 2S+1LJ = * 1(S, D, …)J 1(P, F, …)J 3(S, D, …)J 3(P, F, …)J
I = 1 π b ρ a
I = 0 η, η’ h, h’ φ, ω f, f’
I = 0 ηc hc ψ χc
I = 0 ηb hb Υ ** χb

Заўвагі:

*Некаторыя камбінацыі забароненыя: 0 – - , 0 + – , 1 – + , 2 + – , 3 – + ...
Першы шэраг утворыць изаспінавы трыплет: π , π 0 ;, π + і т. д.
Другі шэраг змяшчае пары часціц: φ мяркуецца станам , а ω – станам . У іншых выпадках дакладны склад невядомы, так што выкарыстоўваецца штрых для адрознівання двух формаў.
Па гістарычных прычынах, 1³ S 1 форма { {math | ψ}} называецца J / ψ.
**Сімвалам стану боттоніўм зʼяўляецца загалоўны іпсілон Υ (у залежнасці ад браўзэра можа адлюстроўвацца як загалоўная Y).

Нармальныя спін-цотныя паслядоўнасці фармуюцца Мезон, у якіх P = (-1) J . У нармальнай паслядоўнасці S = 1, так што PC = + 1 (гэта значыць P = C ). Гэта адпавядае некаторым трыплетным станам (паказаны ў двух апошніх слупках).

Паколькі некаторыя з сімвалаў могуць паказваць на больш чым адну часцінку, ёсць дадатковыя правілы:

  • У гэтай схеме часціцы з J P = 0 вядомыя як псеўдаскаляры , а мезоны з J P = 1 называюцца вектарамі . Для астатніх часціц лік J дадаецца ў выглядзе ніжняга індэксу: a 0 , a 1 , χ c1 і т. д.
  • Для большасці ψ, Υ і χ станаў звычайна дадаюць да пазначэння Спектраскапічныя інфармацыю: Υ (1 S), Υ (2 S). Першае чысло – гэта галоўнае квантавы лік, а літара зʼяўляецца Спектраскапічныя пазначэннем L . Мультіплетнасть апускаецца, так як яна вынікае з літары, да таго ж J пры неабходнасці пішуць у выглядзе ніжняга індэксу: χ b2 (1P ). Калі Спектраскапічныя інфармацыя недаступная, то замест яе выкарыстоўваецца маса: Υ (9460)
  • Схема азначэнняў не адрознівае паміж «чыстымі» кваркавымі станамі і станамі глюонную. Таму глюоніявыя стану выкарыстоўваюць такую ​​ж схему мелі наймення.
  • Для экзатычных мезонаў з «забароненым» наборам квантавых лікаў J PC = 0 – - , 0 + – , 1 – + , 2 + – , 3 – + ,... выкарыстоўваюць тыя ж абазначэння, што і для мезонаў з ідэнтычнымі лікамі J P, за выключэннем дабаўкі ніжняга індэксу J. Мезоны з изоспином 0 і J PC = 1 – + абазначаюцца як ω 1 . Калі квантавыя колькасці часціцы невядомыя, яна пазначаецца як X з указаннем масы ў дужках.

Мезоны з водарам[правіць | правіць зыходнік]

Для мезонаў з водарам схема назваў трохі прасцей.

Мезоны з водарам[правіць | правіць зыходнік]

Для мезонаў з водарам схема назваў трохі прасцей.

1. Імя дае мезоны найцяжэйшы з двух кваркаў. Парадак ад цяжкага да лёгкага наступны: t > b > c > s > d > u . Аднак у u – і d – кваркаў водару няма, з прычыны гэтага яны не ўплываюць на назву. Кварк t ніколі не сустракаецца ў адроннах, але сімвал для мезоннага, якія змяшчаюць t , зарэзерваваны.

кварк символ кварк символ
c D t T
s b
Варта адзначыць той факт, што з s – і b – кваркаў выкарыстоўваецца сімвал антычасцінка. Гэта адбываецца з-за прынятай пагаднення аб тым, што зарад водару і электрычны зарад павінны мець аднолькавы знак. Гэта ж дакладна і для третъей кампаненты изаспін а: кварк u мае станоўчую праекцыю изаспін а I 3 sub> і зарад, а кварк d мае адмоўныя I 3 і зарад. У выніку любы водар зараджанага мезоны мае той жа знак, што і яго электрычны зарад.

2. Калі другі кварк таксама мае водар (любой, акрамя u і d ), то яго наяўнасць пазначаецца ў выглядзе ніжняга індэксу ( s , c або b і, тэарэтычна, t ).

3. Калі Мезон належыць нармальнай спін-цотным паслядоўнасці, то ёсць J P = 0 + , 1 , 2 + ,..., то дадаецца верхні індэкс «*».

4. Для мезоннага, за выключэннем псеўдоскаляраў (0 ) і вектараў (1 ), дадаецца ў выглядзе ніжняга індэксу квантавы лік поўнага кутняга моманту J .

Падводзячы вынік, атрымаем:

Кварковый состав Изоспин JP = 0, 1+, 2 JP = 0+, 1, 2+
1/2
1/2
0
1/2
0
0
J апушчаны для 0 and 1.

Часам часціцы могуць змешвацца. Напрыклад, нейтральны каон і яго антычасцінка у слабых узаемадзеяннях, як паказалі ў 1955 годзе М. Гела-Ман і А. Пайс, вядуць сябе як сіметрычная або анцісіметрічная камбінацыі, кожнай з якіх адпавядае свая часціца: караткажывучы нейтральны каон з PC = +1, звычайна які распадаецца на два півоні (π0π0 або π+π), і доўгаіснуючы нейтральны каон з PC = -1, звычайна які распадаецца альбо на тры півоні, альбо на півоня, электрон (або мюон) і нейтрына [1][1].

Табліца некаторых мезонаў[правіць | правіць зыходнік]

Розныя тыпы мезонаў (не ўсе)
Часціца Абазначэнне Анты-
часціца
Склад Маса
МэВ/c²
S C B час жыцця
с
Піон π+ π 139,6 0 0 0 2,60×10−8
π0 135,0 0 0 0 0,84×10−16
Каон K+ K 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
Эта η0 547,8 0 0 0 0,5×10−18
Ро ρ+ ρ 776 0 0 0 0,4×10−23
Фі φ 1019 0 0 0 16×10−23
D D+ D 1869 0 +1 0 10,6×10−13
D0 1865 0 +1 0 4,1×10−13
1968 +1 +1 0 4,9×10−13
J J 3096,9 0 0 0 7,2×10−21
B B B+ 5279 0 0 −1 1,7×10−12
B0 5279 0 0 −1 1,5×10−12
Іпсілон Υ 9460 0 0 0 1,3×10−20

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Спасылкі[правіць | правіць зыходнік]

Лагатып Вікіслоўнікі


  1. Kaon Physics / Ed. by J. L. Rosner and B. D. Winstein — Chicago: University of Chicago Press, 2001. — xv + 624 p. — ISBN 0-226-90228-5. — P. 3—4, 15.