Mesones eta y eta primos
Mesones eta y eta primos
Composición

  • η
     : ≈ 1 6 ( tú tú ¯ + d d ¯ − 2 s s ¯ ) {\textstyle \mathrm {\frac {1}{\sqrt {6}}} \left(u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}\right)}

  • η′
     : ≈ 1 3 ( tú tú ¯ + d d ¯ + s s ¯ ) {\textstyle \mathrm {\frac {1}{\sqrt {3}}} \left(u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}\right)}
EstadísticaBosónico
FamiliaMesones
InteraccionesFuerte , Débil , Gravitación , Electromagnético
Símbolo
η
,
η′
AntipartículaSer
DescubiertoAihud Pevsner y otros (1961)
Tipos2
Masa
η
 :547,862 ± 0,018  MeV/ c2 [1 ]

η′
 :957,78 ± 0,06 MeV/ c2 [1 ]
Vida media
η
:(5,0 ± 0,3) × 10 −19  s ,
η′
:(3,2 ± 0,2) × 10 −21  s
Se descompone en
Carga eléctrica0  y
Girar0
Isospín0
Hipercarga0
Paridad-1
Paridad C+1

La eta (
η
) y el mesón primo eta (
η′
) son mesones isosinglete formados por una mezcla de quarks up , down y strange y sus antiquarks . El mesón eta encantado (
η
do) y el mesón eta inferior (
η
b) son formas similares de quarkonium ; tienen el mismo espín y paridad que el (ligero)
η
 definidos, pero están formados por quarks charm y quarks bottom respectivamente. El quark top es demasiado pesado para formar un mesón similar, debido a su desintegración muy rápida.

General

La eta fue descubierta en colisiones pión - nucleón en el Bevatron en 1961 por Aihud Pevsner et al. en un momento en que la propuesta de la Vía Óctuple estaba conduciendo a predicciones y descubrimientos de nuevas partículas a partir de consideraciones de simetría. [2]

La diferencia entre la masa de la
η
 y el de la
η′
es mayor de lo que el modelo de quarks puede explicar de forma natural. Esto "
η
–
η′
 El " rompecabezas " se puede resolver [3] [4] [5] mediante el mecanismo del instantón de 't Hooft , [6 ] cuyo1/ norte La realización también se conoce como mecanismo de Witten-Veneziano . [7] [8] Específicamente, en QCD, la masa más alta de la
η′
 es muy significativo, ya que está asociado con la simetría clásica axial U A (1), que se rompe explícitamente a través de la anomalía quiral durante la cuantificación; por lo tanto, aunque el "protegido"
η
 la masa es pequeña, la
η′
 no es.

Composición de quarks

El
η
 Las partículas pertenecen al nonet "pseudoescalar" de mesones que tienen espín J = 0 y paridad negativa , [9] [10] y
η
 y
η′
 tienen isospín total cero, I , y extrañeza cero , e hipercarga . Cada quark que aparece en un
η
 La partícula va acompañada de su antiquark, por lo que todos los números cuánticos principales son cero y la partícula en general es "sin sabor" .

La teoría básica de simetría SU(3) de los quarks para los tres quarks más ligeros, que solo tiene en cuenta la fuerza fuerte , predice partículas correspondientes

η 1 = 1 3 ( tú tú ¯ + d d ¯ + s s ¯ )   , {\displaystyle \mathrm {\eta } _{1}={\frac {1}{\sqrt {3}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}} \right)~,}

y

η 8 = 1 6 ( tú tú ¯ + d d ¯ − 2 s s ¯ )   . {\displaystyle \mathrm {\eta } _ {8}={\frac {1}{\sqrt {6}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}} \right)~.}

Los subíndices son etiquetas que hacen referencia al hecho de que η 1 pertenece a un singlete (que es completamente antisimétrico) y η 8 es parte de un octeto. Sin embargo, la interacción electrodébil –que puede transformar un tipo de quark en otro– provoca una pequeña pero significativa cantidad de “ mezcla ” de los estados propios (con un ángulo de mezcla θ P = −11,5°), [11] de modo que la composición real de quarks es una combinación lineal de estas fórmulas. Es decir:

( porque ⁡ θ PAG − pecado ⁡ θ PAG pecado ⁡ θ PAG     porque ⁡ θ PAG ) ( η 8 η 1 ) = ( η η " )   . {\displaystyle \left({\begin{array}{cc}\cos \theta _{\mathrm {P} }&-\sin \theta _{\mathrm {P} }\\\sin \theta _{\ mathrm {P} }&~~\cos \theta _ {\mathrm {P} }\end{array}}\right)\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } _{8 }\\\mathrm {\eta } _{1}\end{array}}\right)=\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } \\\mathrm {\eta '} \end{array}}\right)~.}

El nombre sin suscripción
η
 se refiere a la partícula real que se observa realmente y que está cerca de η 8 .
η′
 es la partícula observada cerca de η 1 . [10]

El
η
 y
η′
 Las partículas están estrechamente relacionadas con el pión neutro más conocido.
π0
, dónde

π 0 = 1 2 ( tú tú ¯ − d d ¯ )   . {\displaystyle \mathrm {\pi} ^{0}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}} \right)~.}

De hecho,
π0
, η 1 y η 8 son tres combinaciones lineales mutuamente ortogonales de los pares de quarks
tú

tú
,
d

d
, y
s

s
; están en el centro del pseudo-escalar noneto de mesones [9] [10] con todos los números cuánticos principales iguales a cero.

mesón η′

El mesón η′ (
η′
) es un singlete SU(3) de sabor, a diferencia del
η
Es una superposición diferente de los mismos quarks que el mesón eta (
η
), como se describió anteriormente, y tiene una masa mayor, un estado de desintegración diferente y una vida útil más corta.

Fundamentalmente, resulta de la descomposición de suma directa de la simetría de sabor SU(3) aproximada entre los 3 quarks más ligeros, , donde 1 corresponde a η 1 antes de que la mezcla de s quarks ligeros produzca 3 × 3 ¯ = 1 + 8 {\displaystyle \mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8} }
η′
.

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Mesones ligeros sin sabor que aparecen en Olive, KA; et al. ( PDG ) (2014). "Revisión de física de partículas". Chinese Physics C . 38 (9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Bibcode :2014ChPhC..38i0001O. doi :10.1088/1674-1137/38/9/090001. S2CID  118395784.
  2. ^ Kupść, A. (2007). "¿Qué es interesante en
    η
    y
    η′
    ¿Desintegraciones de mesones?". Actas de la conferencia AIP . 950 : 165–179. arXiv : 0709.0603 . Bibcode :2007AIPC..950..165K. doi :10.1063/1.2819029. S2CID  15930194.
  3. ^ Del Debbio, L.; Giusti, L.; Pica, C. (2005). "Susceptibilidad topológica en la teoría de calibre SU(3)". Physical Review Letters . 94 (3): 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Código Bibliográfico :2005PhRvL..94c2003D. doi :10.1103/PhysRevLett.94.032003. PMID  15698253. S2CID  930312.
  4. ^ Lüscher, M.; Palombi, F. (2010). "Universalidad de la susceptibilidad topológica en la teoría de calibración SU(3)". Journal of High Energy Physics . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Bibcode :2010JHEP...09..110L. doi :10.1007/JHEP09(2010)110. S2CID  119213800.
  5. ^ Cè, M.; Consonni, C.; Engel, G.; Giusti, L. (2014). Prueba del mecanismo de Witten-Veneziano con el flujo de gradiente de Yang-Mills en la red . 32.º Simposio Internacional sobre Teoría de Campos en Red. arXiv : 1410.8358 . Código Bibliográfico :2014arXiv1410.8358C.
  6. ^ 't Hooft, G. (1976). "Simetría rompiendo las anomalías de Bell-Jackiw". Physical Review Letters . 37 (1): 8–11. Código Bibliográfico :1976PhRvL..37....8T. doi :10.1103/PhysRevLett.37.8.
  7. ^ Witten, E. (1979). "Teoremas actuales del álgebra para el bosón de Goldstone U(1)"". Física nuclear B . 156 (2): 269–283. Código Bibliográfico :1979NuPhB.156..269W. doi :10.1016/0550-3213(79)90031-2.
  8. ^ Veneziano, G. (1979). "U(1) sin instantones". Física nuclear B . 159 (1–2): 213–224. Código Bibliográfico :1979NuPhB.159..213V. doi :10.1016/0550-3213(79)90332-8.
  9. ^ ab El artículo sobre mesones de Wikipedia describe el noneto pseudoescalar SU (3) de mesones, incluido
    η
    y
    η′
    .
  10. ^ abc Jones, HF (1998). Grupos, representaciones y física . IOP Publishing . ISBN. 978-0-7503-0504-4.La página 150 describe el pseudo-escalar nonet SU(3) de mesones, incluidos
    η
    y
    η′
    La página 154 define η 1 y η 8 y explica la mezcla (que conduce a
    η
    y
    η′
    ).
  11. ^ Revisión del modelo de quarks tal como aparece en Beringer, J.; et al. ( PDG ) (2012). "Revisión de física de partículas" (PDF) . Physical Review D . 86 (1): 010001. Bibcode :2012PhRvD..86a0001B. doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .
  • Resúmenes de mesones Eta y Eta' en el Particle Data Group
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