Mesón

Este artículo trata sobre la partícula subatómica. Para el software, consulte Meson (software).

Mesones

muerto de giro 0 forma un nonet
Composición	Compuesto - quarks y antiquarks
Estadísticas	Bosónico
Familia	Hadrones
Interacciones	Fuerte, débil, electromagnético y gravitacional.
Teorizado	Hideki Yukawa (1935)
Descubierto	1947
Tipos	~ 140 ( lista )
Masa	Desde 134,9  MeV / c 2 ( π0 ) hasta 9.460  GeV / c 2 ( ϒ )
Carga eléctrica	−1  e, 0 e, +1 e
Girar	0, 1

En la física de partículas, mesones ( / m i z ɒ n z / o / m ɛ z ɒ n z / ) son hadrónicas partículas subatómicas compuestas de un número igual de quarks y antiquarks, por lo general uno de cada uno, unidos por interacciones fuertes. Debido a que los mesones están compuestos de subpartículas de quark, tienen un tamaño físico significativo, un diámetro de aproximadamente un femtómetro (1 × ^10-15  m), que es aproximadamente 0,6 veces el tamaño de un protón o neutrón. Todos los mesones son inestables, y el más longevo dura solo unas pocas centésimas de microsegundo. Los mesones más pesados ​​se desintegran en mesones más ligeros y, en última instancia, en electrones, neutrinos y fotones estables.

Fuera del núcleo, los mesones aparecen en la naturaleza solo como productos de corta duración de colisiones de muy alta energía entre partículas hechas de quarks, como los rayos cósmicos (protones y neutrones de alta energía) y la materia bariónica. Los mesones se producen artificialmente de forma rutinaria en ciclotrones u otros aceleradores en las colisiones de protones, antiprotones u otras partículas.

Los mesones de mayor energía (más masivos) se crearon momentáneamente en el Big Bang, pero no se cree que desempeñen un papel en la naturaleza hoy en día. Sin embargo, estos mesones pesados ​​se crean regularmente en experimentos con aceleradores de partículas, con el fin de comprender la naturaleza de los tipos de quark más pesados ​​que componen los mesones más pesados.

Los mesones son parte de la familia de partículas de los hadrones, que se definen simplemente como partículas compuestas por dos o más quarks. Los otros miembros de la familia de hadrones son los bariones : partículas subatómicas compuestas por números impares de quarks de valencia (al menos 3), y algunos experimentos muestran evidencia de mesones exóticos, que no tienen el contenido de quarks de valencia convencional de dos quarks (un quark y un antiquark), pero 4 o más.

Porque los quarks tienen un giro 1/2, la diferencia en el número de quarks entre mesones y bariones da como resultado que los mesones convencionales de dos quarks sean bosones, mientras que los bariones son fermiones.

Cada tipo de mesón tiene una antipartícula correspondiente (antimesón) en la que los quarks son reemplazados por sus correspondientes antiquarks y viceversa. Por ejemplo, un pión positivo ( _{π⁺ ) se compone de un quark up y un antiquark down; y su correspondiente antipartícula, el pión negativo ( π^- ), se compone de un antiquark up y un quark down.}

Debido a que los mesones están compuestos de quarks, participan tanto en las interacciones débiles como en las fuertes. Los mesones con carga eléctrica neta también participan en la interacción electromagnética. Mesones se clasifican según su contenido quark, momento angular total, la paridad y varias otras propiedades, tales como C-paridad y G-paridad. Aunque ningún mesón es estable, los de menor masa son, sin embargo, más estables que los más masivos y, por lo tanto, son más fáciles de observar y estudiar en aceleradores de partículas o en experimentos de rayos cósmicos. El grupo más ligero de mesones es menos masivo que el grupo más ligero de bariones, lo que significa que se producen más fácilmente en experimentos y, por lo tanto, exhiben ciertos fenómenos de mayor energía con mayor facilidad que los bariones. Pero los mesones pueden ser bastante masivos: por ejemplo, el mesón J / Psi ( _{J / ψ ) que contiene el quark charm, visto por primera vez en 1974, es aproximadamente tres veces más masivo que un protón, y el mesón upsilon ( ϒ ) que contiene el quark bottom, visto por primera vez en 1977, es aproximadamente diez veces más masivo.}

• 1 Historia
• 2 Resumen
  • 2.1 Giro, momento angular orbital y momento angular total
  • 2.2 P -paridad
  • 2.3 paridad C
  • 2,4 G -paridad
  • 2.5 Isospin y carga
    • 2.5.1 Modelo isospin original
    • 2.5.2 Sustitución por el modelo quark
  • 2.6 Números cuánticos de sabor
• 3 clasificación
  • 3.1 Tipos de mesón
  • 3.2 Nomenclatura
    • 3.2.1 Mesones sin sabor
    • 3.2.2 Mesones aromatizados
• 4 mesones exóticos
• 5 Lista
  • 5.1 Mesones pseudoescalares
  • 5.2 Mesones vectoriales
  • 5.3 Notas sobre kaones neutrales
• 6 Véase también
• 7 citas
• 8 Referencias generales
• 9 Enlaces externos
  • 9.1 Hallazgos recientes

Historia

A partir de consideraciones teóricas, en 1934 Hideki Yukawa predijo la existencia y la masa aproximada del "mesón" como portador de la fuerza nuclear que mantiene unidos los núcleos atómicos. Si no hubiera fuerza nuclear, todos los núcleos con dos o más protones se separarían debido a la repulsión electromagnética. Yukawa llamó mesón a su partícula portadora, de μέσος mesos, la palabra griega para "intermedio", porque su masa predicha estaba entre la del electrón y la del protón, que tiene aproximadamente 1.836 veces la masa del electrón. Yukawa o Carl David Anderson, que descubrió el muón, originalmente había llamado a la partícula "mesotrón", pero fue corregido por el físico Werner Heisenberg (cuyo padre era profesor de griego en la Universidad de Munich ). Heisenberg señaló que no hay "tr" en la palabra griega "mesos".

El primer candidato para el mesón de Yukawa, en la terminología moderna conocida como muón, fue descubierto en 1936 por Carl David Anderson y otros en los productos de desintegración de las interacciones de los rayos cósmicos. El "mesón mu" tenía aproximadamente la masa adecuada para ser el portador de la fuerte fuerza nuclear de Yukawa, pero en el transcurso de la siguiente década, se hizo evidente que no era la partícula correcta. Finalmente se descubrió que el "mesón mu" no participaba en absoluto en la interacción nuclear fuerte, sino que se comportaba como una versión pesada del electrón, y finalmente se clasificó como un leptón como el electrón, en lugar de un mesón. Los físicos al hacer esta elección decidieron que propiedades distintas de la masa de partículas deberían controlar su clasificación.

Hubo años de retrasos en la investigación de partículas subatómicas durante la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), con la mayoría de los físicos trabajando en proyectos aplicados para necesidades en tiempos de guerra. Cuando terminó la guerra en agosto de 1945, muchos físicos volvieron gradualmente a la investigación en tiempos de paz. El primer mesón verdadero que se descubrió fue lo que más tarde se llamaría el "mesón pi" (o pión). Este descubrimiento fue realizado en 1947 por Cecil Powell, César Lattes y Giuseppe Occhialini, quienes estaban investigando productos de rayos cósmicos en la Universidad de Bristol en Inglaterra, basados ​​en películas fotográficas colocadas en las montañas de los Andes. Algunos de esos mesones tenían aproximadamente la misma masa que el "mesón" mu ya conocido, pero parecían descomponerse en él, lo que llevó al físico Robert Marshak a plantear la hipótesis en 1947 de que en realidad se trataba de un mesón nuevo y diferente. Durante los años siguientes, más experimentos mostraron que el pión estaba involucrado en interacciones fuertes. También se cree que el pión (como partícula virtual ) es el principal portador de fuerza de la fuerza nuclear en los núcleos atómicos. Otros mesones, como los mesones rho virtuales, también intervienen en la mediación de esta fuerza, pero en menor medida. Tras el descubrimiento del pión, Yukawa recibió el Premio Nobel de Física de 1949 por sus predicciones.

En el pasado, la palabra mesón se usaba a veces para referirse a cualquier portador de fuerza, como "el mesón Z ⁰ ", que participa en la mediación de la interacción débil. Sin embargo, este uso ha caído en desgracia y los mesones ahora se definen como partículas compuestas por pares de quarks y antiquarks.

Visión general

Giro, momento angular orbital y momento angular total

Artículos principales: la vuelta (física), operador de momento angular, el momento angular total, y los números cuánticos

Spin (número cuántico S) es una cantidad vectorial que representa el momento angular "intrínseco" de una partícula. Viene en incrementos de1/2  ħ. El ħ a menudo se descarta porque es la unidad "fundamental" de giro, y se da a entender que "giro 1" significa "giro 1  ħ ". (En algunos sistemas de unidades naturales, ħ se elige como 1 y, por lo tanto, no aparece en las ecuaciones).

Los quarks son fermiones, específicamente en este caso, las partículas que tienen spin1/2( S  = 1/2). Debido a que las proyecciones de espín varían en incrementos de 1 (es decir, 1  ħ), un solo quark tiene un vector de espín de longitud1/2, y tiene dos proyecciones de espín ( S z  = +1/2y S z  =  -+1/2). Dos quarks pueden tener sus espines alineados, en cuyo caso los dos vectores de espín se suman para hacer un vector de longitud S  = 1 y tres proyecciones de espín ( S z  = +1, S z  = 0 y S z  = −1), llamado el triplete spin-1. Si dos quarks tienen espines no alineados, los vectores de espín se suman para formar un vector de longitud S = 0 y solo una proyección de espín ( S z  = 0), llamado singlete espín-0. Debido a que los mesones están hechos de un quark y un antiquark, se pueden encontrar en estados de espín triplete y singlete. Estos últimos se denominan mesones escalares o mesones pseudoescalares, según su paridad (ver más abajo).

Hay otra cantidad de momento angular cuantificado, llamado momento angular orbital (número cuántico L), que es el momento angular debido a los quarks que orbitan entre sí, y viene en incrementos de 1  ħ. El momento angular total (número cuántico J) de una partícula es la combinación del momento angular intrínseco (espín) y el momento angular orbital. Puede tomar cualquier valor de J = | L - S | hasta J = | L + S |, en incrementos de 1.

Números cuánticos del momento angular del mesón para L = 0, 1, 2, 3

S	L	J	PAG	J P
0	0	0	-	0 -
	1	1	+	1 +
	2	2	-	2 -
	3	3	+	3 +
1	0	1	-	1 -
	1	2, 1, 0	+	2 +, 1 +, 0 +
	2	3, 2, 1	-	3 -, 2 -, 1 -
	3	4, 3, 2	+	4 +, 3 +, 2 +

Los físicos de partículas están más interesados ​​en mesones sin momento angular orbital ( L  = 0), por lo tanto, los dos grupos de mesones más estudiados son S  = 1; L  = 0 y S  = 0; L  = 0, que corresponde a J  = 1 y J  = 0, aunque no son los únicos. También es posible obtener  partículas J = 1 de S  = 0 y L  = 1. Cómo distinguir entre los  mesones S  = 1, L  = 0 y S  = 0, L = 1 es un área activa de investigación en espectroscopía de mesones.

P -paridad

Artículo principal: Paridad (física)

P -parity es paridad izquierda-derecha, o paridad espacial, y fue la primera de varias "paridades" descubiertas, por lo que a menudo se la llama simplemente "paridad". Si el universo se reflejara en un espejo, la mayoría de las leyes de la física serían idénticas: las cosas se comportarían de la misma manera independientemente de lo que llamamos "izquierda" y lo que llamamos "derecha". Este concepto de reflejo de espejo se llama paridad ( P). La gravedad, la fuerza electromagnética y la interacción fuerte se comportan de la misma manera independientemente de si el universo se refleja o no en un espejo, y por lo tanto se dice que conservan la paridad ( P -simetría). Sin embargo, la interacción débil no distinguir entre "izquierda" de "derecho", un fenómeno conocido como violación de la paridad ( P -La infracción).

Basado en esto, uno podría pensar que, si la función de onda para cada partícula (más precisamente, el campo cuántico para cada tipo de partícula) se invirtiera simultáneamente en espejo, entonces el nuevo conjunto de funciones de onda satisfaría perfectamente las leyes de la física (aparte de las interacción débil). Resulta que esto no es del todo cierto: para que se satisfagan las ecuaciones, las funciones de onda de ciertos tipos de partículas deben multiplicarse por -1, además de invertirse en espejo. Se dice que tales tipos de partículas tienen paridad negativa o impar ( P  = -1, o alternativamente P  = -), mientras que se dice que las otras partículas tienen paridad positiva o par ( P  = +1, o alternativamente P  = +).

Para los mesones, la paridad está relacionada con el momento angular orbital por la relación:

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

donde L es el resultado de la paridad del armónico esférico correspondiente de la función de onda. El "+1" proviene del hecho de que, según la ecuación de Dirac, un quark y un antiquark tienen paridades intrínsecas opuestas. Por lo tanto, la paridad intrínseca de un mesón es el producto de las paridades intrínsecas del quark (+1) y el antiquark (−1). Como son diferentes, su producto es -1, por lo que aporta el "+1" que aparece en el exponente.

Como consecuencia, todos los mesones sin momento angular orbital ( L  = 0) tienen paridad impar ( P  = -1).

Paridad C

Artículo principal: paridad C

La paridad C solo se define para los mesones que son su propia antipartícula (es decir, mesones neutros). Representa si la función de onda del mesón permanece igual o no bajo el intercambio de su quark con su antiquark. Si

$$ |q q ¯⟩= | q ¯q⟩ {\ Displaystyle | q {\ bar {q}} \ rangle = | {\ bar {q}} q \ rangle}

entonces, el mesón es " C par" ( C  = +1). Por otro lado, si

$$ |q q ¯⟩=- | q ¯q⟩ {\ Displaystyle | q {\ bar {q}} \ rangle = - | {\ bar {q}} q \ rangle}

entonces el mesón es " C impar" ( C  = −1).

La paridad C rara vez se estudia por sí sola, pero más comúnmente en combinación con la paridad P en la paridad CP. Originalmente se pensó que la paridad CP se conservaba, pero más tarde se descubrió que se violaba en raras ocasiones en interacciones débiles.

G -paridad

Artículo principal: paridad G

G -parity es una generalización de C -parity. En lugar de comparar simplemente la función de onda después de intercambiar quarks y antiquarks, compara la función de onda después de intercambiar el mesón por el antimesón correspondiente, independientemente del contenido de quarks.

Si

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

entonces, el mesón es " G par" ( G  = +1). Por otro lado, si

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

entonces el mesón es " Dios impar" ( G  = −1).

Isospin y carga

Artículo principal: Isospin Las combinaciones de uno u, d, o s quark y uno u, d, o s antiquark en J ^P = 0 ^- configuración forman un nonet.   Las combinaciones de uno u, d, o s quark y uno u, d, o s antiquark en J ^P = 1 ^- configuración también forman un nonet.

Modelo isospin original

El concepto de isospín fue propuesto por primera vez por Werner Heisenberg en 1932 para explicar las similitudes entre protones y neutrones bajo la interacción fuerte. Aunque tenían diferentes cargas eléctricas, sus masas eran tan similares que los físicos creían que en realidad eran la misma partícula. Las diferentes cargas eléctricas se explicaron como el resultado de alguna excitación desconocida similar al giro. Esta excitación desconocida fue posteriormente denominada isospin por Eugene Wigner en 1937.

Cuando se descubrieron los primeros mesones, también se vieron a través de los ojos de isospin, por lo que se creía que los tres piones eran la misma partícula, pero en diferentes estados de isospin.

Las matemáticas del isospín se inspiraron en las matemáticas del espín. Las proyecciones de isospin variaron en incrementos de 1 al igual que las de spin, y a cada proyección se le asoció un " estado cargado ". Debido a que la "partícula de pión" tenía tres "estados cargados", se dijo que era de isospín I = 1. Sus "estados cargados" _{π⁺ , π⁰ , y π^- , correspondió a las proyecciones de isospín I 3 = +1, I 3 = 0 e I 3 = −1 respectivamente. Otro ejemplo es la " partícula rho ", también con tres estados cargados. Sus "estados cargados" ρ⁺ , ρ⁰ , y ρ^- , correspondió a las proyecciones de isospín I 3 = +1, I 3 = 0 e I 3 = −1 respectivamente.}

Reemplazo por el modelo quark

Esta creencia se extendió hasta Murray Gell-Mann propuso el modelo de quarks en 1964 (que contiene inicialmente sólo el u, d, y es quarks). Ahora se entiende que el éxito del modelo isospin es un artefacto de las masas similares de los quarks u y d. Debido a que los U y D quarks tienen masas similares, partículas hechas del mismo número de ellos también tienen masas similares.

La composición específica exacta de los quarks u y d determina la carga, porque los quarks u llevan carga ++2/3mientras que los quarks d tienen carga -+1/3. Por ejemplo, los tres piones tienen cargas diferentes.

• _{π⁺ = ( tu D )}
• _{π⁰ = una superposición cuántica de ( tu tu ) y ( D D ) estados}
• _{π^- = ( D tu )}

pero todos tienen masas similares ( c. 140 MeV / c ²) ya que cada uno de ellos está compuesto por un mismo número total de quarks up y down y antiquarks. Bajo el modelo de isospin, se consideró una sola partícula en diferentes estados cargados.

Después de que se adoptó el modelo de quarks, los físicos notaron que las proyecciones de isospín estaban relacionadas con el contenido de quarks arriba y abajo de las partículas por la relación

$$ I 3= 1 2 [ ( norte tu - norte tu ¯ ) - ( norte D - norte D ¯ ) ], {\ Displaystyle I_ {3} = {\ frac {1} {2}} \ left [\ left (n_ {u} -n _ {\ bar {u}} \ right) - \ left (n_ {d} -n_ {\ bar {d}} \ right) \ right],}

donde los n símbolos son el recuento de quarks y antiquarks ascendentes y descendentes.

En la "imagen de isospin", se pensaba que los tres piones y los tres rhos eran los diferentes estados de dos partículas. Sin embargo, en el modelo de quarks, los rhos son estados excitados de piones. Isospin, aunque transmite una imagen inexacta de las cosas, todavía se usa para clasificar hadrones, lo que lleva a una nomenclatura poco natural y a menudo confusa.

Debido a que los mesones son hadrones, la clasificación de isospin también se usa para todos ellos, con el número cuántico calculado sumando I 3 = + 1/2 para cada quark-o-antiquark up-or-down cargado positivamente (quarks up y antiquarks down), y I 3 = - 1/2  para cada quark-o-antiquark up-or-down cargado negativamente (antiquarks up y quarks down).

Números cuánticos de sabor

Artículo principal: Sabor (física de partículas) § Números cuánticos de sabor

Se observó que el número cuántico de extrañeza S (que no debe confundirse con el giro) subía y bajaba junto con la masa de partículas. Cuanto mayor sea la masa, menor (más negativa) la extrañeza (más quarks s). Las partículas podrían describirse con proyecciones de isospin (relacionadas con la carga) y extrañeza (masa) (ver las cifras de uds nonet). A medida que se descubrieron otros quarks, se hicieron nuevos números cuánticos para tener una descripción similar de udc y udb nonets. Debido a que solo la masa uyd son similares, esta descripción de la masa y la carga de las partículas en términos de números cuánticos de isospín y sabor solo funciona bien para los nulos hechos de un quark u, uno d ​​y otro quark y se descompone para los otros nulos ( por ejemplo ucb nonet). Si todos los quarks tuvieran la misma masa, su comportamiento se llamaría simétrico, porque todos se comportarían exactamente de la misma manera con respecto a la interacción fuerte. Sin embargo, como los quarks no tienen la misma masa, no interactúan de la misma manera (exactamente como un electrón colocado en un campo eléctrico acelerará más que un protón colocado en el mismo campo debido a su masa más ligera), y la simetría se dice que está roto.

Se observó que la carga ( Q) estaba relacionada con la proyección de isospina ( I 3), el número de bariones ( B) y los números cuánticos de sabor ( S, C, B ′, T) mediante la fórmula de Gell-Mann-Nishijima :

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

donde S, C, B ', y T representan la extrañeza, encanto, bottomness y topness números sabor cuántica respectivamente. Están relacionados con el número de quarks extraño, encanto, inferior y superior y antiquark de acuerdo con las relaciones:

$$ S = - ( norte s - norte s ¯ ) C = + ( norte C - norte C ¯ ) B ′ = - ( norte B - norte B ¯ ) T = + ( norte t - norte t ¯ ) , {\ Displaystyle {\ begin {alineado} S amp; = - (n_ {s} -n _ {\ bar {s}}) \\ C amp; = + (n_ {c} -n _ {\ bar {c}}) \\ B ^ {\ prime} amp; = - (n_ {b} -n _ {\ bar {b}}) \\ T amp; = + (n_ {t} -n _ {\ bar {t}}), \ end {alineado}} }

lo que significa que la fórmula de Gell-Mann-Nishijima es equivalente a la expresión de carga en términos de contenido de quarks:

$$Q= 2 3[( norte tu- norte tu ¯)+( norte C- norte C ¯)+( norte t- norte t ¯)]- 1 3[( norte D- norte D ¯)+( norte s- norte s ¯)+( norte B- norte B ¯)]. {\ Displaystyle Q = {\ frac {2} {3}} [(n_ {u} -n _ {\ bar {u}}) + (n_ {c} -n _ {\ bar {c}}) + (n_ {t} -n _ {\ bar {t}})] - {\ frac {1} {3}} [(n_ {d} -n _ {\ bar {d}}) + (n_ {s} -n_ { \ bar {s}}) + (n_ {b} -n _ {\ bar {b}})].}

Clasificación

Los mesones se clasifican en grupos según su isospín ( I), momento angular total ( J), paridad ( P), paridad G ( G) o paridad C ( C) cuando corresponda, y contenido de quark (q). Las reglas de clasificación las define el Grupo de datos de partículas y son bastante complicadas. Las reglas se presentan a continuación, en forma de tabla para simplificar.

Tipos de mesón

Los mesones se clasifican en tipos según sus configuraciones de giro. Algunas configuraciones específicas reciben nombres especiales basados ​​en las propiedades matemáticas de su configuración de giro.

Tipos de mesones

Escribe	S	L	PAG	J	J P
Mesón pseudoescalar	0	0	-	0	0 -
Mesón pseudovector	0, 1	1	+	1	1 +
Mesón de vector	1	0, 2	-	1	1 -
Mesón escalar	1	1	+	0	0 +
Mesón tensor	1	1, 3	+	2	2 +

Nomenclatura

Mesones sin sabor

Los mesones sin sabor son mesones hechos de un par de quark y antiquarks del mismo sabor (todos sus números cuánticos de sabor son cero: S = 0, C = 0, B ′ = 0, T = 0). Las reglas para los mesones sin sabor son:

Nomenclatura de mesones sin sabor

q q contenido	I	J P C
		0 - +, 2 - +, 4 - +,...	1 + -, 3 + -, 5 + -,...	1 −−, 2 −−, 3 −−,...	0 ++, 1 ++, 2 ++,...
tu D $$ tu tu ¯ - D D ¯ 2

{\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {u {\ bar {u}} - d {\ bar {d}}} {\ sqrt {2}}}} _{D tu 1 π⁺ π⁰ π^- b ⁺ b ⁰ b ^- ρ⁺ ρ⁰ ρ^- a ⁺ a ⁰ a ^- Mezcla de tu tu , D D , s s 0 η η ′ h h ′ ω ϕ f f ′ C C 0 η C h c ψ χ c B B 0 η B h b ϒ χ b t t 0 η t h t θ χ t}

Además

• Cuando se conoce el estado espectroscópico del mesón, se agrega entre paréntesis.
• Cuando se desconoce el estado espectroscópico, se agrega la masa (en MeV / c ²) entre paréntesis.
• Cuando el mesón está en su estado fundamental, no se agrega nada entre paréntesis.

Mesones aromatizados

Los mesones aromatizados son mesones compuestos por un par de quark y antiquarks de diferentes sabores. Las reglas son más simples en este caso: el símbolo principal depende del quark más pesado, el superíndice depende de la carga y el subíndice (si lo hay) depende del quark más ligero. En forma de tabla, son:

Nomenclatura de mesones aromatizados

Cuarc	Antiquark
	hasta	abajo	encanto	extraño	cima	fondo
hasta	-		D0	K+	T0	B+
abajo		-	D-	K0	T-	B0
encanto	D0	D+	-	D+ s	T0 c	B+ c
extraño	K-	K0	D- s	-	T- s	B0 s
cima	T0	T+	T0 c	T+ s	-	T+ b
fondo	B-	B0	B- c	B0 s	T- b	-

Además

• Si J ^P está en la "serie normal" (es decir, J ^P = 0 ⁺, 1 ^-, 2 ⁺, 3 ^-,...), se agrega un superíndice ∗.
• Si el mesón no es pseudoescalar ( J ^P = 0 ^-) o vector ( J ^P = 1 ^-), J se agrega como subíndice.
• Cuando se conoce el estado espectroscópico del mesón, se agrega entre paréntesis.
• Cuando se desconoce el estado espectroscópico, se agrega la masa (en MeV / c ²) entre paréntesis.
• Cuando el mesón está en su estado fundamental, no se agrega nada entre paréntesis.

Mesones exóticos

Artículo principal: mesón exótico

Existe evidencia experimental de partículas que son hadrones (es decir, están compuestas de quarks) y son de color neutro con un número bariónico cero y, por lo tanto, por definición convencional, son mesones. Sin embargo, estas partículas no constan de un solo par de quark / antiquark, como lo hacen todos los demás mesones convencionales discutidos anteriormente. Una categoría tentativa para estas partículas son los mesones exóticos.

Hay al menos cinco resonancias de mesones exóticos cuya existencia se ha confirmado experimentalmente mediante dos o más experimentos independientes. El más significativo desde el punto de vista estadístico es el Z (4430), descubierto por el experimento Belle en 2007 y confirmado por LHCb en 2014. Es candidato a ser un tetraquark : una partícula compuesta por dos quarks y dos antiquarks. Consulte el artículo principal anterior para conocer otras resonancias de partículas que son candidatas a ser mesones exóticos.

Lista

Artículo principal: Lista de mesones

Mesones pseudoescalares

Nombre de la partícula	Símbolo de partículas	Símbolo de antipartícula	Contenido de Quark	Masa en reposo ( MeV / c 2)	Yo G	J P C	S	C	B'	Vida media ( s )	Comúnmente se desintegra a (gt; 5% de las desintegraciones)
Pion	π+	π-	tu D	139,570 18 ± 0,000 35	1 -	0 -	0	0	0	(2,6033 ± 0,0005) × 10 −8	μ+ + ν μ
Pion	π0	Uno mismo	$$ tu tu ¯ - D D ¯ 2

{\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {u {\ bar {u}} - d {\ bar {d}}} {\ sqrt {2}}} \,} 134,9766 ± 0,0006 0 ^- 0 ^{- +} 0 0 0 (8,4 ± 0,6) × 10 ⁻¹⁷ _γ + _γ Mesón eta _η Uno mismo $$ tu tu ¯ + D D ¯ - 2 s s ¯ 6 {\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {u {\ bar {u}} + d {\ bar {d}} - 2s {\ bar {s}}} {\ sqrt {6}}} \,} 547,853 ± 0,024 0 ⁺ 0 ^{- +} 0 0 0 (5,0 ± 0,3) x 10 ^-19 _γ + _γ o _π⁰ + _π⁰ + _π⁰ o _π⁺ + _π⁰ + _π^- Mesón ETA Prime _{η ′} (958) Uno mismo $$ tu tu ¯ + D D ¯ + s s ¯ 3 {\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {u {\ bar {u}} + d {\ bar {d}} + s {\ bar {s}}} {\ sqrt {3}}} \,} 957,66 ± 0,24 0 ⁺ 0 ^{- +} 0 0 0 (3,2 ± 0,2) × 10 ⁻²¹ _π⁺ + _π^- + _η o ( _ρ⁰ + _γ ) / ( _π⁺ + _π^- + _γ ) o _π⁰ + _π⁰ + _η Mesón eta encantado _{η C} (1S) Uno mismo _{C C} 2 980 0,3 ± 1,2 0 ⁺ 0 ^{- +} 0 0 0 (2,5 ± 0,3) × 10 ⁻²³ Ver _{η C modos de decaimiento} Mesón eta inferior _{η B} (1S) Uno mismo _{B B} 9300 ± 40 0 ⁺ 0 ^{- +} 0 0 0 Desconocido Ver _{η B modos de decaimiento} Kaon _{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 + _mi⁺ + _{ν mi} o _π⁺ + _π⁰

Kaon _{K⁰ K⁰ D s} 497,614 ± 0,024 1 ⁄ 2 0 ^- 1 0 0 K-corto _{K⁰ S} Uno mismo $$ D s ¯ - s D ¯ 2 {\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {d {\ bar {s}} - s {\ bar {d}}} {\ sqrt {2}}} \,} 497,614 ± 0,024 1 ⁄ 2 0 ^- (*) 0 0 (8,953 ± 0,005) × 10 ⁻¹¹ _π⁺ + _π^- o _π⁰ + _π⁰ K-Long _{K⁰ L} Uno mismo $$ D s ¯ + s D ¯ 2 {\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {d {\ bar {s}} + s {\ bar {d}}} {\ sqrt {2}}} \,} 497,614 ± 0,024 1 ⁄ 2 0 ^- (*) 0 0 (5,116 ± 0,020) × 10 ⁻⁸ _π^± + _mi^∓ + _{ν mi} o _π^± + _μ^∓ + _{ν μ} o _π⁰ + _π⁰ + _π⁰ o _π⁺ + _π⁰ + _π^- Mesón D _{D⁺ D^- C D} 1 869 0,62 ± 0,20 1 ⁄ 2 0 ^- 0 +1 0 (1.040 ± 0.007) × 10 ⁻¹² Ver _{D⁺ modos de decaimiento} Mesón D _{D⁰ D⁰ C tu} 1 864.84 ± 0,17 1 ⁄ 2 0 ^- 0 +1 0 (4.101 ± 0.015) × 10 ⁻¹³ Ver _{D⁰ modos de decaimiento} extraño mesón D _{D⁺ s D^- s C s} 1 968, 49 ± 0,34 0 0 ^- +1 +1 0 (5,00 ± 0,07) × 10 ⁻¹³ Ver _{D⁺ s modos de decaimiento} Mesón B _{B⁺ B^- tu B} 5 279 0,15 ± 0,31 1 ⁄ 2 0 ^- 0 0 +1 (1,638 ± 0,011) × 10 ⁻¹² Ver _{B⁺ modos de decaimiento} Mesón B _{B⁰ B⁰ D B} 5 279 0.53 ± 33 1 ⁄ 2 0 ^- 0 0 +1 (1,530 ± 0,009) × 10 ⁻¹² Ver _{B⁰ modos de decaimiento} Mesón B extraño _{B⁰ s B⁰ s s B} 5 366, 3 ± 0,6 0 0 ^- −1 0 +1 1.470+0.026 −0.027× 10 ⁻¹² Ver _{B⁰ s modos de decaimiento} Mesón B encantado _{B⁺ c B^- c C B} 6276 ± 4 0 0 ^- 0 +1 +1 (4,6 ± 0,7) × 10 ⁻¹³ Ver _{B⁺ c modos de decaimiento}

^[a] ^ Maquillaje inexacto debido a masas de quarks distintas de cero. ^[b] ^ PDG informa el ancho de resonancia (Γ). Aquí se da la conversión τ =  ħ ⁄ Γ en su lugar. ^[c] ^ Eigenstate fuerte. Sin vida útil definida (véanse las notas de kaon a continuación) ^[d]^ La masa del _{K⁰ L y K⁰ S se dan como los de la K⁰ . Sin embargo, se sabe que una diferencia entre las masas del K⁰ L y K⁰ S del orden de Existe 2,2 × 10 ⁻¹¹  MeV / c ². ^[e] ^ Débil eigenstate. Al maquillaje le falta un pequeño término que viola el CP (véanse las notas sobre los kaones neutrales a continuación).}

Mesones vectoriales

Nombre de la partícula	Símbolo de partículas	Símbolo de antipartícula	Contenido de Quark	Masa en reposo ( MeV / c 2)	Yo G	J P C	S	C	B'	Vida media ( s )	Comúnmente se desintegra a (gt; 5% de las desintegraciones)
Mesón rho cargado	ρ+ (770)	ρ- (770)	tu D	775,4 ± 0,4	1 +	1 -	0	0	0	~4,5 × 10 −24	π± + π0
Mesón rho neutro	ρ0 (770)	Uno mismo	$$ tu tu ¯ - D D ¯ 2

{\ Displaystyle \ mathrm {\ tfrac {u {\ bar {u}} - d {\ bar {d}}} {\ sqrt {2}}}} 775,49 ± 0,34 1 ⁺ 1 ⁻⁻ 0 0 0 ~4,5 × 10 ⁻²⁴ _π⁺ + _π^- Mesón omega _ω (782) Uno mismo $$ tu tu ¯ + D D ¯ 2 {\ Displaystyle \ 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 _π⁺ + _π⁰ + _π^- o _π⁰ + _γ Mesón phi _ϕ (1020) Uno mismo _{s s} 1 019 0.445 ± 0.020 0 ^- 1 ⁻⁻ 0 0 0 (1,55 ± 0,01) × 10 ⁻²² _K⁺ + _K^- o _{K⁰ S} + _{K⁰ L} o ( _ρ + _π ) / ( _π⁺ + _π⁰ + _π^- ) J / Psi _{J / ψ} Uno mismo _{C C} 3 096 0.916 ± 0.011 0 ^- 1 ⁻⁻ 0 0 0 (7,1 ± 0,2) × 10 ⁻²¹ Ver _{J / ψ (1S) modos de caída} Mesón Upsilon _ϒ (1S) Uno mismo _{B B} 9 460 0,30 ± 0,26 0 ^- 1 ⁻⁻ 0 0 0 (1,22 ± 0,03) × 10 ⁻²⁰ Ver _{ϒ (1S) modos de caída} Kaon _{K^{∗ +} K^{∗ -} tu s} 891,66 ± 0,026 1 ⁄ 2 1 ^- 1 0 0 ~7,35 × 10 ⁻²⁰ Ver _{K^∗ (892) modos de decaimiento} Kaon _{K^{∗ 0} K^{∗ 0} D s} 896,00 ± 0,025 1 ⁄ 2 1 ^- 1 0 0 (7,346 ± 0,002) × 10 ⁻²⁰ Ver _{K^∗ (892) modos de decaimiento} Mesón D _{D^{∗ +}} (2010) _{D^{∗ -}} (2010) _{C D} 2 010 0,27 ± 0,17 1 ⁄ 2 1 ^- 0 +1 0 (6,9 ± 1,9) × 10 ⁻²¹ _D⁰ + _π⁺ o _D⁺ + _π⁰ Mesón D _{D^{∗ 0}} (2007) _{D^{∗ 0}} (2007) _{C tu} 2 006.97 ± 0.19 1 ⁄ 2 1 ^- 0 +1 0 gt;3,1 × 10 ⁻²² _D⁰ + _π⁰ o _D⁰ + _γ extraño mesón D _{D^{∗ +} s D^{∗ -} s C s} 2 112 0,3 ± 0,5 0 1 ^- +1 +1 0 gt;3,4 × 10 ⁻²² _{D^{∗ +}} + _γ o _{D^{∗ +}} + _π⁰ Mesón B _{B^{∗ +} B^{∗ -} tu B} 5 325 0,1 ± 0,5 1 ⁄ 2 1 ^- 0 0 +1 Desconocido _B⁺ + _γ Mesón B _{B^{∗ 0} B^{∗ 0} D B} 5 325 0,1 ± 0,5 1 ⁄ 2 1 ^- 0 0 +1 Desconocido _B⁰ + _γ Mesón B extraño _{B^{∗ 0} s B^{∗ 0} s s B} 5 412, 8 ± 1,3 0 1 ^- −1 0 +1 Desconocido _{B⁰ s} + _γ Mesón B encantado ^† _{B^{∗ +} c B^{∗ -} c C B} Desconocido 0 1 ^- 0 +1 +1 Desconocido Desconocido

^[f] ^ PDG informa el ancho de resonancia (Γ). Aquí se da la conversión τ =  ħ ⁄ Γ en su lugar. ^[g] ^ El valor exacto depende del método utilizado. Consulte la referencia proporcionada para obtener más detalles.

Notas sobre kaones neutrales

Hay dos complicaciones con los kaones neutrales :

• Debido a la mezcla de kaon neutro, el _{K⁰ S} y _{K⁰ L} no son estados propios de extrañeza. Sin embargo, son estados propios de la fuerza débil, que determina cómo decaen, por lo que estas son las partículas con una vida útil definida.
• Las combinaciones lineales dadas en la tabla para el _{K⁰ S} y _{K⁰ L} no son exactamente correctos, ya que hay una pequeña corrección debido a la infracción de CP. Ver violación de CP en kaones.

Tenga en cuenta que estos problemas también existen en principio para otros mesones de sabor neutro ; sin embargo, los autoestados débiles se consideran partículas separadas solo para los kaones debido a sus vidas dramáticamente diferentes.

Ver también

• Molécula mesónica
• Modelo estandar

Citas

Referencias generales

• Amsler, C. ( Grupo de datos de partículas ); et al. (2008). "Revisión de la física de partículas" (PDF). Physics Letters B. 667 (1): 1–1340. Código Bibliográfico : 2008PhLB..667.... 1A. doi : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018. PMID   10020536.

enlaces externos

• Una tabla de algunos mesones y sus propiedades.
• Grupo de datos de partículas: recopila información autorizada sobre las propiedades de las partículas
• hep-ph / 0211411: Los mesones escalares ligeros dentro de los modelos de quark
• Esquema de nombres para hadrones (un archivo PDF)
• Mesones hechos pensables, una visualización interactiva que permite comparar propiedades físicas

Hallazgos recientes

• ¿Qué pasó con la antimateria? El experimento DZero de Fermilab encuentra pistas en el mesón de cambio rápido
• Observación definitiva del experimento CDF de las oscilaciones materia-antimateria en el mesón Bs