Quarkonium
I høyenergifysikk er et quarkonium [1] [2] (derivat av kvark , med -onium- terminering av positronium ) en meson som består av en sjarmkvark eller en bunnkvark og sin egen antikvark , og følgelig blottet for smak . Disse partiklene kalles henholdsvis charmonium og bottomonium .
Eksempler på quarkoner er J/ψ -partikkelen (som er et charmonium ) og Υ-partikkelen (som er et bottomonium ). På grunn av den høye massen til toppkvarken eksisterer ikke et "toponium", siden denne kvarken forfaller ved elektrosvak interaksjon før den bundne tilstanden kan dannes. Mesoner som består av lette kvarker og deres antikvarker kalles vanligvis ikke kvarkoner, også på grunn av at de har lignende masser ikke lett kan skilles fra hverandre.
På grunn av den store masseforskjellen mellom sjarm- eller bunnkvarker og andre kvarker, blander ikke charmonia- og bottomoniafamiliene seg med hverandre eller med andre smakløse mesoner.
Charmonium
I tabellen nedenfor kan den samme partikkelen kalles med sin spektroskopiske nummerering eller med massen. I noen tilfeller brukes eksitasjonstilstander: Ψ ' er den første eksitasjonstilstanden til Ψ (av historiske grunner kalles denne siste partikkelen J / ψ ); Ψ " er den andre tilstanden osv. I praksis er navnene i samme boks synonyme.
Noen av disse tilstandene er allerede forutsett, men har ennå ikke blitt oppdaget; andre er ikke bekreftet. Kvantetallene til partikkelen X (3872) er ukjente; identiteten hans er kontroversiell og kan være:
- en kandidat for 1 3 D 2 status ;
- et charmonium i en hybridtilstand;
- et molekyl .
| Spektroskopisk begrep | I G ( J PC ) | Partikkel | Masse (MeV) |
|---|---|---|---|
| 1 1 S 0 | 0 + (0 - + ) | η c (1 S ), eller η c (2980) | 2 980,3 ± 1,2 |
| 1 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | J/ψ (1 S ) | 3 096,916 ± 0,011 |
| 1 1 P 1 | 0 - (1 + - ) | h c (1 P ) | 3 525,93 ± 0,27 |
| 1 3 P 0 | 0 + (0 ++ ) | χ c 0 (1 P ) | 3 414,75 ± 0,31 |
| 1 3 P 1 | 0 + (1 ++ ) | χ c 1 (1 P ) | 3 510,66 ± 0,07 |
| 1 3 P 2 | 0 + (2 ++ ) | χ c 2 (1 P ) | 3 556,20 ± 0,09 |
| 2 1 S 0 | 0 + (0 - + ) | η c (2 S ), eller | 3 637 ± 4 |
| 2 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | ψ (3686) | 3 686,09 ± 0,04 |
| 1 1 D 2 | 0 + (2 - + ) | η c 2 (1 D ) [3] | |
| 1 3 D 1 | 0 - (1 −− ) | ψ (3770) | 3 772,92 ± 0,35 |
| 1 3 D 2 | 0 - (2 −− ) | ψ (3836) [4] | |
| 1 3 D 3 | 0 - (3 −− ) | ψ 3 (1 D ) [3] | |
| 2 1 P 1 | 0 - (1 + - ) | h c (2 P ) [3] | |
| 2 3 P 0 | 0 + (0 ++ ) | χ c 0 (2 P ) [3] | |
| 2 3 P 1 | 0 + (1 ++ ) | χ c 1 (2 P ) [3] | |
| 2 3 P 2 | 0 + (2 ++ ) | χ c 2 (2 P ) [3] | |
| ? ? ? ? | 0 ? (?? ) [ 5] | X (3872) | 3 872,2 ± 0,8 |
Bottomonium
I den følgende tabellen kan den samme partikkelen kalles med den spektroskopiske nummereringen eller med massen.
Noen av disse tilstandene er forutsagt, men ennå ikke oppdaget; andre er ikke bekreftet.
| Spektroskopisk begrep | I G ( J PC ) | Partikkel | Masse (MeV) |
|---|---|---|---|
| 1 1 S 0 | 0 + (0 - + ) | η b (1 S ) [6] | 9 390,9 ± 2,8 |
| 1 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (1 S ) | 9 460,30 ± 0,26 |
| 1 1 P 1 | 0 - (1 + - ) | h b (1 P ) | |
| 1 3 P 0 | 0 + (0 ++ ) | χ b 0 (1 P ) | 9 859,44 ± 0,52 |
| 1 3 P 1 | 0 + (1 ++ ) | χ b 1 (1 P ) | 9 892,76 ± 0,40 |
| 1 3 P 2 | 0 + (2 ++ ) | χ b 2 (1 P ) | 9 912,21 ± 0,40 |
| 2 1 S 0 | 0 + (0 - + ) | η b (2 S ) | |
| 2 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (2 S ) | 10 023,26 ± 0,31 |
| 1 1 D 2 | 0 + (2 - + ) | η b 2 (1 D ) | |
| 1 3 D 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (1D) | |
| 1 3 D 2 | 0 - (2 −− ) | Υ 2 (1 D ) | 10 161,1 ± 1,7 |
| 1 3 D 3 | 0 - (3 −− ) | Υ 3 (1 D ) | |
| 2 1 P 1 | 0 - (1 + - ) | h b (2 P ) | |
| 2 3 P 0 | 0 + (0 ++ ) | χ b 0 (2 P ) | 10 232,5 ± 0,6 |
| 2 3 P 1 | 0 + (1 ++ ) | χ b 1 (2 P ) | 10 255,46 ± 0,55 |
| 2 3 P 2 | 0 + (2 ++ ) | χ b 2 (2 P ) | 10 268,65 ± 0,55 |
| 3 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (3 S ) | 10 355,2 ± 0,5 |
| 3 3 P J | 0 + (J ++ ) | χ (3 P ) | 10 530 ± 5 (stat.) ± 9 (system) |
| 4 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (4 S ) eller Υ (10580) | 10 579,4 ± 1,2 |
| 5 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (10860) | 10 865 ± 8 |
| 6 3 S 1 | 0 - (1 −− ) | Υ (11020) | 11 019 ± 8 |
Kvantekromodynamikk (QCD) og quarkons
Beregningen av mesonegenskaper i QCD er fullstendig ikke-forstyrrende. Resultatet er at det er den eneste generelle metoden som er tilgjengelig i en gitter QCD -beregning . Det bør imidlertid være noen forenklinger for tunge kvarkoner.
Lette kvarker i en meson beveger seg med relativistiske hastigheter fordi massen til grensetilstanden er mye større enn massen til kvarken. Sjarm- og bunnkvarkene i kvarkene deres beveger seg relativt sakte. Det er beregnet at hastigheten, v , er 0,3 ganger lyshastigheten for sjarmkvarken og 0,1 for bunnen . Det er derfor mulig å betrakte denne beregningen som en utvidelse i potenser av v og kalles ikke-relativistisk kvantekromodynamikk (NRQCD).
NRQCD har også blitt kvantisert som en gittermåleteori. Dette gjør det noe enklere å beregne egenskapene til quarkonium. Det ble funnet en god overensstemmelse med massene av bottomonium . Dette gir faktisk en av de beste ikke-perturbative testene av QCD. For sjarmfamilien er ikke matchen så bra. Antagelig er v ikke liten nok til at NRQCD er nøyaktig nok.
Forsvinningen av kvarkoner har blitt foreslått som et middel til å bevise dannelsen av plasma-kvark-gluoner under eksperimenter.
Merknader
- ^ Quarkonio , i Treccani.it - Treccani Vocabulary online , Institute of the Italian Encyclopedia. Hentet 3. april 2017 .
- ^ Quarkonio , i Dictionary of Physical Sciences , Institute of the Italian Encyclopedia, 1996. Hentet 3. april 2017 .
- ^ a b c d e f Forventet, men ennå ikke identifisert
- ^ Kandidat, trenger bekreftelse
- ^ Tolket som et smakløst 1 −− charmonium
- ^ Foreløpige resultater, trenger bekreftelse