Eta y mesones primos eta

la eta (
η
) y el mesón primo eta (
η′
) son mesones isosingletes formados por una mezcla de quarks arriba , abajo y extraños y sus antiquarks . El mesón eta encantado (
η
_C) y el mesón eta inferior (
η
_b) son formas similares de quarkonium ; tienen el mismo giro y paridad que la (ligera)
η
definidos, pero están hechos de quarks charm y quarks bottom respectivamente. El quark top es demasiado pesado para formar un mesón similar, debido a su rápida desintegración.

General

El eta fue descubierto en colisiones entre piones y nucleones en el Bevatron en 1961 por Aihud Pevsner et al. en un momento en que la propuesta del Óctuple Camino conducía a predicciones y descubrimientos de nuevas partículas a partir de consideraciones de simetría. ^[2]

La diferencia entre la masa del
η
y el de la
η′
es más grande de lo que el modelo de quarks puede explicar naturalmente. Este "
η
–
η′
El rompecabezas "puede resolverse ^{[3] [4] [5] mediante el mecanismo} instantáneo 't Hooft , ^[6] cuyo ⁠1/ norte ⁠ la realización también se conoce como mecanismo de Witten-Veneziano . ^{[7] [8]} Específicamente, en QCD, la mayor masa del
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 tras la cuantificación; así, aunque los "protegidos"
η
la masa es pequeña, la
η′
no es.

composición de quarks

El
η
las partículas pertenecen al noneto "pseudoescalar" de mesones que tienen espín J = 0 y paridad negativa , ^{[9] [10]} y
η
y
η′
tienen cero isospin total, I , y cero extrañeza , 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 "insípida" .

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

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

y

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

Los subíndices son etiquetas que hacen referencia a que η ₁ pertenece a un singlete (que es totalmente 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 del quark es una combinación lineal de estas fórmulas. Eso es:

${\displaystyle \left({\begin{array}{cc}\cos \theta _{\mathrm {P} }&-\sin \theta _{\mathrm {P} }\\\sin \theta _{\mathrm {P} }&~~\cos \theta _{\mathrm {P} }\end{array}}\right)\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } _{8}\\\mathrm {\eta } _{1}\end{array}}\right)=\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } \\\mathrm {\eta '} \end{array}}\right)~.}$

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

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

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

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

tu
,
d

d
, y
s

s
; están en el centro del noneto pseudoescalar de mesones ^{[9] [10]} con todos los números cuánticos principales iguales a cero.

mesón η′

El mesón η′ (
η′
) es un singlete de sabor SU(3), 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 descomposición diferente y una vida útil más corta.

Fundamentalmente, resulta de la descomposición 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 se produzca la mezcla de quarks ligeros. ${\displaystyle \mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8} }$
η′
.

Ver también

• Lista de mesones
• quarconio
• Grupo unitario especial

Referencias

1. Mesones ligeros sin sabor que aparecen en Olive, KA; et al. ( PDG ) (2014). "Revisión de Física de Partículas". Física China C. 38 (9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Código Bib :2014ChPhC..38i0001O. doi :10.1088/1674-1137/38/9/090001. S2CID  118395784.
2. Kupść, A. (2007). "¿Qué es interesante en
   η
   y
   η′
   ¿ Meson Decays ?​​​​​​​​​​ ​
3. Del Debbio, L.; Giusti, L.; Pica, C. (2005). "Susceptibilidad topológica en la teoría del calibre SU (3)". Cartas de revisión física . 94 (3): 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Código Bib : 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 del calibre SU (3)". Revista de Física de Altas Energías . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Código Bib : 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 gradiente de Yang-Mills en la red" . 32º Simposio Internacional sobre Teoría de Campos de Red. arXiv : 1410.8358 . Código Bib : 2014arXiv1410.8358C.
6. 't Hooft, G. (1976). "Simetría rompiendo las anomalías de Bell-Jackiw". Cartas de revisión física . 37 (1): 8–11. Código Bib : 1976PhRvL..37....8T. doi :10.1103/PhysRevLett.37.8.
7. Witten, E. (1979). "Teoremas de álgebra actuales para el "bosón de Goldstone" U(1)". Física Nuclear B. 156 ( 2): 269–283. Bibcode :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. El artículo sobre mesones de Wikipedia describe el noneto pseudoescalar SU (3) de mesones, incluido
   η
   y
   η′
   .
10. Jones, HF (1998). Grupos, Representaciones y Física . Publicación PIO . ISBN 978-0-7503-0504-4.La página 150 describe el noneto pseudoescalar SU (3) de mesones, incluido
    η
    y
    η′
    . La página 154 define η ₁ y η ₈ y explica la mezcla (lo que lleva a
    η
    y
    η′
    ).
11. Revisión del modelo Quark que aparece en Beringer, J.; et al. ( PDG ) (2012). "Repaso de Física de Partículas" (PDF) . Revisión física D. 86 (1): 010001. Código bibliográfico : 2012PhRvD..86a0001B. doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .

enlaces externos

• Resúmenes de mesones Eta y Eta' en Particle Data Group