Русская Википедия:Кварконий

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Кварко́ний — вид мезона, состоящий из кварка и антикварка одного и того же аромата[1]. Примерами таких частиц являются [[J/ψ-мезон|Шаблон:Math-мезон]] (c[[b-кварк|Шаблон:Overline]], состояние чармония см. ниже) и [[Ипсилон-мезон|Шаблон:Math-мезон]] ([[b-кварк|bШаблон:Overline]], состояние боттомония см. ниже). Реальное связанное состояние t-кварка и антикварка — Шаблон:Якорь2, или тэта-мезон — не существует, поскольку t-кварк распадается путём слабого взаимодействия прежде, чем может сформировать связанное состояние (однако может существовать виртуальная пара tШаблон:Overline). Обычно термин «кварконий» употребляется только применительно к тяжёлым ароматам, то есть мезонам, образованным тяжелыми кварками (c, b, t). Это связано с тем, что физические состояния лёгких кварков (u, d и s), наблюдаемые в эксперименте, представляют собой квантово-механические суперпозиции всех ароматов. Большое различие в массах очарованного (с) и прелестного (b) кварков с лёгкими ароматами приводит к тому, что состояния первых хорошо описываются в терминах кварк-антикварковых пар одного аромата.

Состояния чармония

Шаблон:Seealso В представленной таблице одни и те же частицы могут быть названы с использованием спектроскопической нотации или путём указания их массы. В некоторых случаях используются серии возбуждений: Шаблон:Math — первое возбуждение Шаблон:Math (исторически это состояние называется Шаблон:Math), Шаблон:Math — второе возбуждение и т. д.

Некоторые состояния предсказаны, но пока не обнаружены; другие не подтверждены. Квантовые числа частицы X(3872) неизвестны, по поводу её структуры идёт дискуссия. Это может быть:

  • кандидат в состояние 11D2;
  • гибридное состояние чармония;
  • молекула <math>D^0\bar D^{*0}.</math>

В 2005 году в эксперименте BaBar объявили об открытии нового состояния Y(4260)[2][3]. Эксперименты CLEO и Belle также подтвердили его существование. Первоначально считалось, что это состояние чармония, однако имеются свидетельства более экзотической природы этой частицы, например молекула D-мезонов, система из 4 кварков или гибридный мезон.

Терм Шаблон:Nowrap IG(JPC) Частица Масса (МэВ/Шаблон:Math²)[4]
11S0 0+(0−+) Шаблон:Math 2980,3 ± 1,2
1³S1 0−(1−−) Шаблон:Math 3096,916 ± 0,011
11P1 0−(1+−) Шаблон:Math 3525,93 ± 0,27
1³P0 0+(0++) Шаблон:Math 3414,75 ± 0,31
1³P1 0+(1++) Шаблон:Math 3510,66 ± 0,07
1³P2 0+(2++) Шаблон:Math 3556,20 ± 0,09
21S0 0+(0−+) Шаблон:Math или Шаблон:Math 3637 ± 4
2³S1 0−(1−−) Шаблон:Math(3686) 3686,09 ± 0,04
11D2 0+(2−+) Шаблон:Math†
1³D1 0−(1−−) Шаблон:Math(3770) 3772,92 ± 0,35
1³D2 0−(2−−) Шаблон:Math
1³D3 0−(3−−) Шаблон:Math 3842 ± 1[5]
21P1 0−(1+−) Шаблон:Math†
2³P0 0+(0++) Шаблон:Math†
2³P1 0+(1++) Шаблон:Math†
2³P2 0+(2++) Шаблон:Math†
???? 0?(??)† Шаблон:Math(3872) 3872,2 ± 0,8
???? ??(1−−) Шаблон:Math(4260) 4260Шаблон:+-

Примечания:

* Требует подтверждения.
† Предсказан, но пока не обнаружен.
† Интерпретируется как состояние чармония 1−−.

Состояния боттомония

Шаблон:Seealso В представленной таблице одни и те же частицы могут быть названы с использованием спектроскопической нотации или путём указания их массы.

Некоторые состояния предсказаны, но пока не обнаружены; другие не подтверждены.

Терм Шаблон:Nowrap Шаблон:Math(Шаблон:Math) Частица Масса (МэВ/Шаблон:Math²)[6]
11S0 0+(0−+) Шаблон:Math 9388,9Шаблон:+-
1³S1 0−(1−−) Шаблон:Math 9460,30 ± 0,26
11P1 0−(1+−) Шаблон:Math
1³P0 0+(0++) Шаблон:Math 9859,44 ± 0,52
1³P1 0+(1++) Шаблон:Math 9892,76 ± 0,40
1³P2 0+(2++) Шаблон:Math 9912,21 ± 0,40
21S0 0+(0−+) Шаблон:Math
2³S1 0−(1−−) Шаблон:Math 10023,26 ± 0,31
11D2 0+(2−+) Шаблон:Math
1³D1 0−(1−−) Шаблон:Math 10161,1 ± 1,7
1³D2 0−(2−−) Шаблон:Math
1³D3 0−(3−−) Шаблон:Math
21P1 0−(1+−) Шаблон:Math
2³P0 0+(0++) Шаблон:Math 10232,5 ± 0,6
2³P1 0+(1++) Шаблон:Math 10255,46 ± 0,55
2³P2 0+(2++) Шаблон:Math 10268,65 ± 0,55
3³S1 0−(1−−) Шаблон:Math 10355,2 ± 0,5
4³S1 0−(1−−) Шаблон:Math или Шаблон:Math(10580) 10579,4 ± 1,2
5³S1 0−(1−−) Шаблон:Math(10860) 10865 ± 8
6³S1 0−(1−−) Шаблон:Math(11020) 11019 ± 8

Примечания:

* Предварительный результат, требуется подтверждение.

Кварконий в КХД

Расчёты свойств мезонов в квантовой хромодинамике (КХД) носят непертурбативный характер. Поэтому единственным доступным общим методом остаётся прямой расчёт с использованием КХД на решётке. Однако существуют и другие методы, также эффективные применительно к тяжёлому кварконию.

Лёгкие кварки в мезоне движутся с релятивистскими скоростями, поскольку масса их связанного состояния много больше масс самих составляющих кварков. Но скорость очарованного и прелестного кварков в соответствующих состояниях кваркония существенно меньше, и релятивистские эффекты затрагивают такие состояния в меньшей степени. Оценки этих скоростей Шаблон:Math дают около 0,3 скорости света для чармония и 0,1 для боттомония. Таким образом расчёты таких состояний могут проводиться путём разложения по степеням малого параметра Шаблон:Math. Этот метод получил название нерелятивистской КХД (non-relativistic QCD — NRQCD).

Нерелятивистская КХД также квантуется как калибровочная теория на решётке, что позволяет использовать ещё один подход в расчётах КХД на решётке. Таким образом было получено хорошее согласие с экспериментом в значении масс боттомония, и это является одним из лучших свидетельств состоятельности метода КХД на решётке. Для масс чармония согласие не такое хорошее, но учёные работают над улучшением данного метода. Также ведётся работа в направлении вычислений таких свойств, как ширины состояний кваркония и вероятности перехода между состояниями.

Ещё один исторически ранний, но до сих пор эффективный метод использует модель эффективного потенциала для расчёта масс состояний кваркония. Предполагается, что кварки, составляющие кварконий, движутся с нерелятивистскими скоростями в статическом потенциале, подобно тому, как это происходит с электроном в нерелятивистской модели атома водорода. Один из наиболее популярных модельных потенциалов носит название потенциала Корнелла:

<math>V(r) = \frac{a}{r} + br,</math>

где Шаблон:Math — эффективный радиус связанного состояния, Шаблон:Math и Шаблон:Math — некие параметры. Такой потенциал состоит из двух частей. Первая, Шаблон:Math, отвечает потенциалу, создаваемому одноглюонным обменом между кварком и антикварком, и называется кулоновской частью, поскольку повторяет вид кулоновского потенциала электромагнитного поля, также пропорционального 1/Шаблон:Math. Вторая часть, Шаблон:Math, отвечает эффекту конфайнмента кварков. Обычно при использовании данного подхода берётся удобная форма волновой функции кварков, а параметры Шаблон:Math и Шаблон:Math определяются путём подгонки к экспериментально измеренным значениям масс кваркониев. Релятивистские и прочие эффекты могут быть учтены путём добавления дополнительных членов к потенциалу, подобно тому, как это делается для атома водорода в нерелятивистской квантовой механике.

Последний метод не имеет качественного теоретического обоснования, однако весьма популярен, поскольку позволяет довольно точно предсказывать параметры кваркония, избегая длительных вычислений на решётке, а также разделяет влияние короткодействующего кулоновского потенциала и дальнодействующего эффекта конфайнмента. Это оказывается полезно для понимания характера сил между кварком и антикварком в КХД.

Значение

Изучение кваркония представляет интерес с точки зрения определения параметров кварк-глюонного взаимодействия. Мезоны проще для изучения, так как состоят только из двух кварков, а кварконий для этих целей подходит лучше всего из-за симметричности.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Частицы

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

  1. ↑ Суффикс -оний (-onium) применяется для обозначения связанных систем, состоящих из частицы и соответствующей античастицы; иногда для таких систем используется общий термин оний.
  2. ↑ Шаблон:Cite web
  3. ↑ Шаблон:Cite web
  4. ↑ Patrignani C. et al. (Particle Data Group). 2016 Review of Particle Physics. , Chin. Phys. C, 40, 100001 (2016). Шаблон:Wayback Шаблон:Wayback Шаблон:Math MESONS Шаблон:Wayback
  5. ↑ Шаблон:Cite web
  6. ↑ Patrignani C. et al. (Particle Data Group). 2016 Review of Particle Physics. , Chin. Phys. C, 40, 100001 (2016). Шаблон:Wayback Шаблон:Wayback Шаблон:Math MESONS Шаблон:Wayback
Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Кварконий&oldid=10106006