En física de alta energía , un mesón escalar es un mesón con espín total 0 y paridad par (generalmente notado como J P = 0 + ). En contraste, los mesones pseudoescalares tienen paridad impar. Los primeros mesones escalares conocidos se han observado desde fines de la década de 1950, y las observaciones de numerosos estados ligeros y estados más pesados proliferaron desde la década de 1980. Los mesones escalares se observan con mayor frecuencia en la aniquilación protón-antiprotón, las desintegraciones radiativas de mesones vectoriales y la dispersión mesón-mesón.
Los mesones escalares ligeros (sin sabor) se pueden dividir en tres grupos:
Desde finales de la década de 1950, los mesones escalares más ligeros se interpretaron a menudo en el marco del modelo sigma lineal , y muchos teóricos todavía eligen esta interpretación de los mesones escalares como los socios quirales del multiplete de mesones pseudoescalares. [1]
Con la reintroducción del mesón σ como candidato aceptable para un mesón escalar ligero en 1996 por Tornqvist y Roos, [2] se realizaron estudios en profundidad sobre los mesones escalares más ligeros con renovado interés.
Desde que Jaffe sugirió por primera vez la existencia de multipletes de tetraquarks en 1977, [3] algunos teóricos han interpretado que los mesones escalares más ligeros son posibles estados de tetraquarks o de "moléculas" mesón-mesón. La interpretación del tetraquark funciona bien con el modelo de bolsa del MIT de QCD , [4] donde se predice que los tetraquarks escalares tienen una masa menor que los mesones escalares convencionales. Esta imagen de los mesones escalares parece ajustarse bien a los resultados experimentales en ciertos aspectos, pero a menudo recibe duras críticas por ignorar problemas no resueltos con la ruptura de la simetría quiral y la posibilidad de un estado de vacío no trivial como lo sugirió Gribov. [5]
Se han realizado muchos intentos para determinar el contenido de quarks de los mesones escalares más ligeros; sin embargo, aún no se ha llegado a ningún consenso.
Los estudios en profundidad de los mesones escalares sin sabor comenzaron con los experimentos Crystal Ball y Crystal Barrel de mediados de la década de 1990, centrándose en el rango de masa entre 1 GeV/c 2 y 2 GeV/c 2 .
En general, se cree que los mesones escalares en el rango de masas de 1 GeV/c 2 a 2 GeV/c 2 son estados quark-antiquark convencionales con excitación orbital L = 1 y excitación de espín S = 1, [6] aunque ocurren a una masa mayor de la que se esperaría en el marco de las divisiones de masas a partir del acoplamiento espín-órbita . [7] También se espera que la bola de pegamento escalar [8] caiga en esta región de masas, apareciendo de manera similar a los mesones convencionales pero teniendo características de desintegración muy distintivas. Los mesones escalares en el rango de masas por debajo de 1 GeV/c 2 son mucho más controvertidos y pueden interpretarse de varias maneras diferentes.
Los mesones escalares más pesados contienen quarks charm y/o bottom . Todos se encuentran por encima de los 2 GeV/c 2 y tienen masas bien separadas, lo que los hace distintos y simplifica su análisis.