✨Quarkonic

Trong vật lý hạt, quarkonic (từ quark và - onium, pl. Quarkonia) là một meson không hương vị với thành phần là một quark nặng và phản vật chất của chính nó, làm cho nó trở thành một hạt trung tính và phản hạt của chính nó.

Lý lịch

Quark ánh sáng

Quark nhẹ (lên, xuống, và lạ) là ít hơn nhiều so với đồ sộ các quark nặng hơn, và do đó các quốc gia vật lý thực sự nhìn thấy trong các thí nghiệm (η, η ', và π ⁰ meson) là hỗn hợp cơ học lượng tử của các bang quark nhẹ. Sự khác biệt khối lượng lớn hơn nhiều giữa sự quyến rũ và đáy quark và nhẹ hơn quark kết quả ở các bang mà cũng được quy định trong điều khoản của một cặp quark-phản quark của một hương vị nhất định.

Quark nặng

nhỏ|Bottomonium Ví dụ về các quarkonia là J / ψ meson (trạng thái cơ bản của charmonium, ) và meson (đáy, ). Do khối lượng cao của quark đỉnh, toponium không tồn tại, vì quark đỉnh phân rã thông qua tương tác điện yếu trước khi trạng thái ràng buộc có thể hình thành (một ví dụ hiếm hoi về quá trình yếu tiến hành nhanh hơn quá trình mạnh). Thông thường, từ "quarkonium" chỉ để chỉ charmonium và bottomonium, chứ không nói đến bất kỳ trạng thái phản vật quark nhẹ nào.

Charmonic

nhỏ|Charmonium Trong bảng sau đây, cùng một hạt có thể được đặt tên bằng ký hiệu phổ hoặc với khối lượng của nó. Trong một số trường hợp, chuỗi kích thích được sử dụng: 'là kích thích đầu tiên của Ψ (vì lý do lịch sử, trường hợp này được gọi là hạt J /); Ψ "là một sự kích thích thứ hai, v.v. Đó là, tên trong cùng một ô là đồng nghĩa.

Một số tiểu bang được dự đoán, nhưng chưa được xác định; những người khác không được xác nhận. Số lượng tử của hạt X (3872) đã được đo gần đây bằng thí nghiệm LHCb tại CERN. Phép đo này làm sáng tỏ bản sắc của nó, ngoại trừ tùy chọn thứ ba trong số ba hình dung, đó là:

• một trạng thái lai charmonium
• một $D^0\backslash bar\; D^\{*0\}$ phân tử
• một ứng cử viên cho trạng thái ^{1 1} D ₂

Năm 2005, thí nghiệm BaBar đã công bố phát hiện ra một trạng thái mới: Y (4260). Kể từ đó, CLEO và Belle đã chứng thực những quan sát này. Lúc đầu, Y (4260) được cho là trạng thái charmonium, nhưng bằng chứng cho thấy những lời giải thích kỳ lạ hơn, chẳng hạn như "phân tử" D, cấu trúc 4 quark hoặc meson lai.

Ghi chú:

: ^* Cần xác nhận. : ^† dự đoán, nhưng chưa được xác định. : ^† Giải thích như 1 ^{− −} bang charmonium không được ưa chuộng.

Đáy

Trong bảng sau đây, cùng một hạt có thể được đặt tên bằng ký hiệu phổ hoặc với khối lượng của nó.

Một số tiểu bang được dự đoán, nhưng chưa được xác định; những người khác không được xác nhận.

Ghi chú:

: ^* Kết quả sơ bộ. Xác nhận cần thiết.

Trạng thái Υ (1S) được phát hiện bởi nhóm thử nghiệm E288, đứng đầu là Leon Lederman, tại Fermilab vào năm 1977, và là hạt đầu tiên chứa quark đáy được phát hiện. Trạng thái χ _b (3P) là hạt đầu tiên được phát hiện trong Máy va chạm Hadron lớn. Bài viết về khám phá này lần đầu tiên được gửi tới arXiv vào ngày 21 tháng 12 năm 2011 Vào tháng 4 năm 2012, thí nghiệm DØ của Tevatron xác nhận kết quả trong một bài báo được xuất bản trên Phys. Rev D. Các trạng thái J = 1 và J = 2 lần đầu tiên được giải quyết bằng thử nghiệm CMS vào năm 2018.

Ở đâu $r$ là bán kính hiệu quả của trạng thái quarkonium, $a$ và $b$ là các tham số. Tiềm năng này có hai phần. Phần đầu tiên, $a/r$ tương ứng với tiềm năng gây ra bởi sự trao đổi một gluon giữa quark và quark chống quark của nó, và được gọi là phần Coulombic của tiềm năng, vì nó $1/r$ hình dạng giống hệt với tiềm năng Coulombic nổi tiếng gây ra bởi lực điện từ. Phần thứ hai, $br$, được gọi là phần giam cầm của tiềm năng và tham số hóa các tác động không gây nhiễu của QCD. Nói chung, khi sử dụng phương pháp này, một hình thức thuận tiện cho chức năng sóng của các quark được thực hiện, và sau đó $a$ và $b$ được xác định bằng cách khớp kết quả tính toán với khối lượng của các trạng thái quarkonium được đo lường tốt. Hiệu ứng tương đối và các hiệu ứng khác có thể được kết hợp vào phương pháp này bằng cách thêm các thuật ngữ bổ sung vào tiềm năng, giống như cách chúng dành cho nguyên tử hydro trong cơ học lượng tử không tương đối. Hình thức này đã được bắt nguồn từ QCD cho đến $\backslash mathcal\{O\}(\backslash Lambda^\{3\}\_\{\backslash text\{QCDr^2)$ bởi Y. Sumino năm 2003. Nó phổ biến vì nó cho phép dự đoán chính xác các tham số quarkonia mà không cần tính toán mạng tinh thể dài và cung cấp một sự tách biệt giữa các hiệu ứng Coulombic khoảng cách ngắn và hiệu ứng giam cầm khoảng cách dài có thể hữu ích trong việc tìm hiểu lực quark / chống quark được tạo ra bằng QCD.

Quarkonia đã được đề xuất như một công cụ chẩn đoán sự hình thành plasma quark của glarkon: cả sự biến mất và tăng cường sự hình thành của chúng tùy thuộc vào năng suất của các quark nặng trong huyết tương có thể xảy ra.