Кварконий
Кварко́ний в вид мезона, состоящий из кварка и антикварка одного и того же аромата. Примерами таких частиц являются J/ψ (состояние чармония, 
) и Υ-мезон (состояние боттомония, 
). Связанное состояние t-кварка и антикварка в топония в не существует, поскольку t-кварк распадается путём слабого взаимодействия прежде, чем может сформироваться связанное состояние. Обычно термин кварконий употребляется только применительно к тяжёлым ароматам. 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 и прелестного кварков и лёгких ароматов приводит к тому, что состояния первых хорошо описываются в терминах кварк-антикварковых пар одного аромата.
Содержание |
[править] Состояния чармония
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: Ψ' в первое возбуждение Ψ (исторически это состояние называется J/ψ), Ψ" в 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
В 2005 г. в эксперименте BaBar объявили об открытии нового состояния Y(4260).[1][2] 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 4-х кварков или гибридных мезон.
| Терм n2S + 1LJ | IG(JPC) | Частица | Масса (МэВ/c²) [1] |
|---|---|---|---|
| 11S0 | 0+(0в+) | ηc(1S) | 2980.3 ± 1.2 |
| 1³S1 | 0в(1вв) | J/ψ(1S) | 3096.916 ± 0.011 |
| 11P1 | 0в(1+в) | hc(1P) | 3525.93 ± 0.27 |
| 1³P0 | 0+(0++) | χc0(1P) | 3414.75 ± 0.31 |
| 1³P1 | 0+(1++) | χc1(1P) | 3510.66 ± 0.07 |
| 1³P2 | 0+(2++) | χc2(1P) | 3556.20 ± 0.09 |
| 21S0 | 0+(0в+) | ηc(2S), or ηвІc | 3637 ± 4 |
| 2³S1 | 0в(1вв) | ψ(3686) | 3686.09 ± 0.04 |
| 11D2 | 0+(2в+) | ηc2(1D)в | |
| 1³D1 | 0в(1вв) | ψ(3770) | 3772.92 ± 0.35 |
| 1³D2 | 0в(2вв) | ψ2(1D) | |
| 1³D3 | 0в(3вв) | ψ3(1D)в | |
| 21P1 | 0в(1+в) | hc(2P)в | |
| 2³P0 | 0+(0++) | χc0(2P)в | |
| 2³P1 | 0+(1++) | χc1(2P)в | |
| 2³P2 | 0+(2++) | χc2(2P)в | |
| ???? | 0?(??)в | X(3872) | 3872.2 ± 0.8 |
| ???? | ??(1вв) | Y(4260) | 4260+8в9 |
Примечания:
- * Требует подтверждения.
- в Предсказан, но пока не обнаружен.
- в Интерпретируется как состояние чармония 1вв.
[править] Состояния боттомония
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 n2S + 1LJ | IG(JPC) | Частица | Масса (МэВ/c²) [2] |
|---|---|---|---|
| 11S0 | 0+(0в+) | ηb(1S) | 9388.9+3.1в2.3 |
| 1³S1 | 0в(1вв) | Υ(1S) | 9460.30 ± 0.26 |
| 11P1 | 0в(1+в) | hb(1P) | |
| 1³P0 | 0+(0++) | χb0(1P) | 9859.44 ± 0.52 |
| 1³P1 | 0+(1++) | χb1(1P) | 9892.76 ± 0.40 |
| 1³P2 | 0+(2++) | χb2(1P) | 9912.21 ± 0.40 |
| 21S0 | 0+(0в+) | ηb(2S) | |
| 2³S1 | 0в(1вв) | Υ(2S) | 10023.26 ± 0.31 |
| 11D2 | 0+(2в+) | ηb2(1D) | |
| 1³D1 | 0в(1вв) | Υ(1D) | 10161.1 ± 1.7 |
| 1³D2 | 0в(2вв) | Υ2(1D) | |
| 1³D3 | 0в(3вв) | Υ3(1D) | |
| 21P1 | 0в(1+в) | hb(2P) | |
| 2³P0 | 0+(0++) | χb0(2P) | 10232.5 ± 0.6 |
| 2³P1 | 0+(1++) | χb1(2P) | 10255.46 ± 0.55 |
| 2³P2 | 0+(2++) | χb2(2P) | 10268.65 ± 0.55 |
| 3³S1 | 0в(1вв) | Υ(3S) | 10355.2 ± 0.5 |
| 4³S1 | 0в(1вв) | Υ(4S) or Υ(10580) | 10579.4 ± 1.2 |
| 5³S1 | 0в(1вв) | Υ(10860) | 10865 ± 8 |
| 6³S1 | 0в(1вв) | Υ(11020) | 11019 ± 8 |
Примечания:
- * Предварительныё результат, требуется подтверждение.
[править] Кварконий в КХД
Расчёты свойств мезонов в квантовой хромодинамике (КХД) носят непертурбативный характер. Поэтому единственным доступным общим методов 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 v 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 v/c. Этот метод получил название нерелятивистской КХД (non-relativistic QCD в 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:
где r в эффективный радиус связанного состояния, a и b в некие параметры. Такой потенциал состоит из двух частей. Первая, 
, отвечает потенциалу, создаваемому одноглюонным обменом между кварком и антикварком, и называется кулоновской частью, поскольку повторяет вид кулоновского потенциала электромагнитного поля, также пропорционального 1/r. Вторая часть, br, отвечает эффекту конфайнмента кварков. Обычно при использовании данного подхода берётся удобная форма волновой функции кварков, а параметры a и b 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.
[править] 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.
[править] См. также
- J/ψ
- Υ-мезон
- Квантовая хромодинамика
- Нерелятивистская квантовая хромодинамика
- Квантовая хромодинамика на решётке
[править] Примечания
- в‘ A new particle discovered by BaBar experiment. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (6 July 2005). Архивировано из первоисточника 11 марта 2012. Проверено 6 марта 2010.
- в‘ B. Aubert et al. (BaBar Collaboration) Observation of a broad structure in the π+πвJ/ψ mass spectrum around 4.26 GeV/c2 (2005).
 |
Это заготовка статьи об элементарных частицах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. |
