Los mesones pseudoescalares que consisten en quarks arriba, abajo y extraños solo forman un noneto .
En física de alta energía , un mesón pseudoescalar es un mesón con espín total 0 y paridad impar (generalmente anotada como J P = 0 − ). [1] [a]
Los mesones pseudoescalares se ven comúnmente en la dispersión protón -protón y en la aniquilación protón-antiprotón, e incluyen las partículas pión ( π ), kaón ( K ), eta ( η ) y eta prima ( η ′ ), cuyas masas se conocen con gran precisión.
Entre todos los mesones que se sabe que existen, en cierto sentido, los pseudoescalares son los más estudiados y comprendidos.
Historia
El pion ( π ) fue propuesto por primera vez por Yukawa en la década de 1930 como el bosón portador de fuerza principal del potencial de Yukawa en interacciones nucleares , [2] y luego se observó que tenía casi la misma masa que originalmente predijo para él. En las décadas de 1950 y 1960, los mesones pseudoescalares comenzaron a proliferar y finalmente se organizaron en un multiplete según el llamado " camino óctuple " de Murray Gell-Mann . [3]
Gell-Mann predijo además la existencia de una novena resonancia en el multiplete pseudoescalar, al que originalmente llamó X. De hecho, esta partícula se encontró más tarde y ahora se conoce como el mesón primo eta ( η ′ ). [4] La estructura del multiplete de mesones pseudoescalares, y también los multipletes de bariones del estado fundamental, llevaron a Gell-Mann (y a Zweig , de forma independiente) a crear el conocido modelo de quarks . [5] [6] [7]
Elη-η ′rompecabezas
A pesar de que las masas de los mesones pseudoescalares se conocen con gran precisión, y son los mesones mejor estudiados y comprendidos, las propiedades de desintegración de los mesones pseudoescalares, particularmente de eta ( η ) y eta-prime ( η ′ ), son algo contradictorias con su jerarquía de masas: mientras que el mesón η ′ es mucho más masivo que el mesón η , se cree que el mesón η contiene un componente mayor de los relativamente pesados quarks strange y anti-strange que el mesón η ′ , lo que parece contradictorio. Este fracaso del modelo de quarks para explicar esta diferencia de masa se llama el " rompecabezas η-η ′ ".
La presencia de un estado η (1405) también introduce la mezcla de bolas de pegamento en la discusión. Es posible que los mesones η y η ′ se mezclen con la bola de pegamento pseudoescalar , lo que debería ocurrir en algún lugar por encima de la bola de pegamento escalar en masa, como un estado no mezclado. [8] Esta es una de las pocas formas en que se puede explicar la masa inesperadamente grande de η ′ de 957,78 MeV/c 2 , en relación con su masa predicha por el modelo de alrededor de 250–300 MeV/c 2 .
^ Compare la definición del mesón pseudoescalar con la del mesón escalar .
^
Debido a que el quark top se desintegra en un quark bottom mucho más rápido de lo que la nube de gluones que lo une a otros quarks puede ensamblarse (un ejemplo único de la fuerza débil actuando más rápidamente que la fuerza fuerte ), actualmente [2021] se cree que las partículas compuestas que contienen el quark top no se forman, con la posible excepción de colisiones con una energía tan alta que solo han ocurrido en los primeros milisegundos del Big Bang . [9]
Referencias
^ Qin, Wen; Zhao, Qiang; Zhong, Xian-Hui (3 de mayo de 2018). "Revisitando la mezcla de mesones pseudoescalares y bolas de pegamento y cuestiones clave en la búsqueda del estado de bolas de pegamento pseudoescalares". Physical Review D . 97 (9): 096002. arXiv : 1712.02550 . Bibcode :2018PhRvD..97i6002Q. doi :10.1103/PhysRevD.97.096002. S2CID 59272671.
^ Yukawa, H. (1935). "Sobre la interacción de partículas elementales" (PDF) . Proc. Phys.-Math. Soc. Jpn . 17 (48).
^ Gell-Mann, M. (15 de marzo de 1961). "El camino óctuple: una teoría de simetría de interacción fuerte". Synchrotron Laboratory. Pasadena, CA : California Inst. of Tech. doi :10.2172/4008239. TID-12608.{{cite journal}}: Requiere citar revista |journal=( ayuda )
^ Kupsc, Andrzej (2008). "¿Qué es interesante en las desintegraciones de mesones eta y eta ′ ?". Actas de la conferencia AIP . 950 : 165–179. arXiv : 0709.0603 . Código Bibliográfico : 2007AIPC..950..165K. doi : 10.1063/1.2819029. S2CID: 15930194.
^ Gell-Mann, M. (4 de enero de 1964). "Un modelo esquemático de bariones y mesones". Physics Letters . 8 (3): 214–215. Código Bibliográfico :1964PhL.....8..214G. doi :10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
^ Zweig, G. (17 de enero de 1964). Un modelo SU(3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura (PDF) (Informe). Vol. I. Informe del CERN n.º 8182/TH.401.
^ Zweig, G. (1964). Un modelo SU(3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura (PDF) (Informe). Vol. II. Informe del CERN n.º 8419/TH.412.
^ Gutsche, Thomas; Lyubovitskij, Valery E.; Tich, Malte C. (1 de julio de 2019). " η (1405) en un enfoque quiral basado en la mezcla de la bola de pegamento pseudoescalar con las primeras excitaciones radiales de η y η ′ ". Phys. Rev. D . 1 (8). doi :10.1103/PhysRevD.80.014014. S2CID 119195561.
^ Fabiano, N. (1998). "Mesones superiores". European Physical Journal C . 2 (2): 345–350. arXiv : hep-ph/9704261 . Código Bibliográfico :1998EPJC....2..345F. doi :10.1007/s100520050144. S2CID 17321939.
