Кваркониум

Во честичната физика, кваркониумот (од кварк и -ониум, pl. кваркониуми ) означува безвкусен мезон чии состојки се тешки кваркови и неговиот сопствен антикварк, што ги прави неутрални честички и античестички на себеси.

Позадина

Светли кваркови

Главна статија: Фи-мезон

Светли кваркови (горен, долен, и чуден) се многу помалку масивни од потешките кваркови, и така физичките состојби, всушност, гледано во експериментите (συμφωνία, συμφωνία', и π⁰ мезони) се квантно механички мешавини на состојбите на сопствениот кварк. Многу поголемите масовни разлики помеѓу волшебните и длабинските кваркови и полесните кваркови резултираат во состојби кои се добро дефинирани во однос на пар од кварк-антикварк на даден вкус.

Тешки кваркови

Примери на кваркониуми се J/ψ мезон (основна состојба на шармониум,
c

c
) и

ϒ

мезон (фонониум,
b

b
). Поради големата маса на врвниот кварк, не постои топониум, бидејќи врвниот кварк се распаѓа преку електрослабовата интеракција пред да се формира врзана состојба (редок пример за слаба постапка, побрза од еден силен процес). Вообичаено, зборот "кваркониум" се однесува само на шармониум и фонониум, а не на некој од полесните состојби на кварк–антикварк.

Шармониум

Поврзано: J/ψ-мезон

Шармониум

Во следнава табела, истата честичка може да се именува со спектроскопска нотација или со нејзината маса. Во некои случаи, се користи серија побудувања: Ψ' е првото побудување на Ψ (поради историски причини, ова се нарекува J/ψ честичка); Ψ" е второ побудување, и така натаму. Тоа значи, имињата во иста ќелија се синоними.

Некои од состојбите се предвидени, но не се идентификувани; други се непотврдени. Квантните броеви на честичката X(3872) се неодамна измерени во рамките на LHCb експериментот во ЦЕРН . Ова мерење фрли малку светлина врз неговиот идентитет, со исклучок на третата опција меѓу трите замислени, кои се :

• на шармониум хибрид состојба;
• $D^{0}{\bar {D}}^{*0}$ молекула.
• кандидатот за 1¹D₂ состојба;

Во 2005 година, експериментот BaBar го објавил откривањето на новата состојба: Y(4260). Оттогаш КЛЕО и Belle ги потврдија овие забелешки. Првично, Y(4260) се сметал за состојба на хармониум, но доказите сугерираат повеќе егзотични објаснувања, како што се „молекула“ Д, конструкција со 4-кварк или хибриден мезон.

Забелешки:

^* Потребна е потврда.

^† Претпоставени, но сè уште неидентификувани.

^† Толкување како 1⁻⁻ шармониум државата не фаворизира.

Фонониум

Поврзано: Ипсилон-мезон

Во следнава табела, истата честичка може да се именува со спектроскопска нотација или со нејзината маса.

Некои од состојбите се предвидени, но не се идентификувани; други се непотврдени.

Забелешки:

^* Прелиминарни резултати. Потврда за тоа е потребно.

Состојбата Υ(1S) била откриена од страна на E288 експерименталниот тим, предводена од Леон Ледерман, во Фермилан во 1977 година, и била првата честичка која содржи долен кварк кој треба да се открие. Состојбата χ_б (3P) била првата честичка откриена во големиот хадронски судирач. Статијата за ова откритие за првпат била поднесена на arXiv на 21 декември 2011 година. Во април 2012, DØ експериментот на Теватрон го потврди резултатот во еден труд објавен во Phys.Rev.Г.

Топониум

Тета мезонот не се очекува да биде физички видлив, бидејќи врвните кваркови се распаѓаат премногу брзо за да формираат мезони.

КХД и кваркониуми

Пресметката на својствата на мезоните во квантната хромодинамика (QCD) е целосно непертурбативна. Како резултат на тоа, единствениот општ метод на располагање е директна пресметката со користење решетка QCD (LQCD) техники. Сепак, другите техники се ефикасни и за тешките кваркониуми.

Светлите кваркови во мезонот се движат со релативистички брзини, бидејќи масата на врзаната состојба е многу поголема од масата на кваркот. Меѓутоа, брзината на волшебните и длабинските кваркови во нивните соодветни кваркониуми е доволно помала, така што релативистичките ефекти многу помалку влијаат на овие состојби. Се проценува дека брзината, v, е приближно 0,3 пати од брзината на светлината за шармониум и околу 0,1 пати поголема од брзината на светлината за фонониум. Пресметката потоа може да се приближи со проширување на моќноста на v/c и v²/c². Оваа техника се нарекува нерелативистичка QCD (NRQCD).

NRQCD, исто така, се квантифицира како теорија на решеткасти мерачи, која обезбедува друга техника за пресметки на LQCD за употреба. Постигнато е добро усогласување со масите на фонониумот, и ова обезбедува еден од најдобрите непертурбативни на LQCD. За масите на шармониумот усогласувањето не е толку добро, но заедницата на LQCD активно работи на подобрување на нивните техники. Исто така, се работи на пресметки на такви својства како ширини на кварконските состојби и стапката на транзиција меѓу состојбите.

Една рана, но сепак делотворна, техника користи модели на делотворен потенцијал за пресметување на масите на состојбите на кваркониумите. Во оваа техника се користи фактот дека движењето на кваркониумот е нерелативистичко за да се претпостави дека тие се движат во статички потенцијал, слично како нерелативистичките модели на водородниот атом. Еден од најпопуларните потенцијални модели е т.н. потенцијал на Корнел (или инка).

$V(r)=-{\frac {a}{r}}+br$

каде што ${\displaystyle }$ е делотворен полупречник на состојба на кваркониум, ${\displaystyle }$ и ${\displaystyle }$ се параметри. Овој потенцијал има два дела. Првиот дел, ${\displaystyle }$ одговара на потенцијалот индуциран со едноглуонска размена меѓу кваркот и неговиот антикварк, и е познат како кулонски дел од потенцијалот, бидејќи неговата ${\displaystyle }$ форма е идентична со добро познатиот кулоновски потенцијал предизвикан од електромагнетна сила. Вториот дел, ${\displaystyle }$, е познат како ограничен дел од потенцијалот, и ги параметризира слабо сфатените непертурбативни ефекти на QCD. Општо земено, кога се користи овој пристап, се зема погодна форма за бранова функција на кварките, а потоа ${\displaystyle }$ и ${\displaystyle }$ се одредуваат со прилагодување на резултатите од пресметките на масата на доброизмерените кваркониеви состојби. Релативистичките и другите ефекти може да се вклучат во овој пристап со додавање на дополнителни термини кон потенцијалот, многу на ист како што се за атомот на водород во нерелативистичката квантна механика. Оваа форма е изведена од QCD до ${\displaystyle }$ со Y. Sumino во 2003 година. Таа е популарна поради тоа што овозможува точни предвидувања на кварконските параметри без долга пресметка на решетки,и обезбедува одвојување помеѓу кулонските ефекти ефекти на кратки растојанија и ефектите на затворање на долги растојанија кои може да бидат корисни во разбирањето на генерлната сила кварк/антикварк од QCD.

Кваркониумите се предложени како дијагностички инструмент за формирање на кварко-глуоновата плазма: може да се случи и исчезнување и подобрување на нивното формирање во зависност од приносот на тешки кваркови во плазмата.