В физике высоких энергий скалярный мезон — это мезон с полным спином 0 и четной четностью (обычно обозначаемый как J P =0 + ). Напротив, псевдоскалярные мезоны имеют нечетную четность. Первые известные скалярные мезоны наблюдались с конца 1950-х годов, а наблюдения многочисленных легких состояний и более тяжелых состояний множились с 1980-х годов. Скалярные мезоны чаще всего наблюдаются в протон-антипротонной аннигиляции, радиационных распадах векторных мезонов и мезон-мезонном рассеянии.
Легкие (неароматизированные) скалярные мезоны можно разделить на три группы:
С конца 1950-х годов легчайшие скалярные мезоны часто интерпретировались в рамках линейной сигма-модели , и многие теоретики до сих пор выбирают эту интерпретацию скалярных мезонов как киральных партнеров мультиплета псевдоскалярных мезонов. [1]
С повторным введением σ-мезона в качестве приемлемого кандидата на роль легкого скалярного мезона в 1996 году Торнквистом и Роосом [2] углубленные исследования легчайших скалярных мезонов стали проводиться с возобновленным интересом.
С тех пор, как Джаффе впервые предположил существование тетракварковых мультиплетов в 1977 году, [3] некоторые теоретики интерпретировали самые легкие скалярные мезоны как возможные тетракварковые или мезон-мезонные "молекулярные" состояния. Интерпретация тетракварка хорошо работает с моделью мешка MIT QCD , [4] где скалярные тетракварки фактически предсказываются как имеющие меньшую массу, чем обычные скалярные мезоны. Эта картина скалярных мезонов, по-видимому, хорошо соответствует экспериментальным результатам в определенных отношениях, но часто подвергается резкой критике за игнорирование нерешенных проблем с нарушением киральной симметрии и возможностью нетривиального вакуумного состояния, как предполагал Грибов. [5]
Было предпринято много попыток определить кварковый состав более легких скалярных мезонов, однако консенсуса пока не достигнуто.
Углубленные исследования неароматизированных скалярных мезонов начались с экспериментов «Хрустальный шар» и «Хрустальная бочка» в середине 1990-х годов, в ходе которых основное внимание уделялось диапазону масс от 1 ГэВ/c2 до 2 ГэВ/ c2 .
Скалярные мезоны в диапазоне масс от 1 ГэВ/c2 до 2 ГэВ/c2 обычно считаются обычными кварк-антикварковыми состояниями с орбитальным возбуждением L = 1 и спиновым возбуждением S = 1, [6] хотя они происходят при более высокой массе, чем можно было бы ожидать в рамках расщепления масс из спин-орбитальной связи . [7] Скалярный глюбол [8] также, как ожидается, попадает в эту массовую область, появляясь подобно обычным мезонам, но имея весьма отличительные характеристики распада. Скалярные мезоны в диапазоне масс ниже 1 ГэВ/c2 гораздо более спорны и могут быть интерпретированы несколькими различными способами.
Более тяжелые скалярные мезоны содержат очарованные и/или b-кварки . Все они происходят при энергиях значительно выше 2 ГэВ/c 2 и имеют хорошо разделенные массы, что делает их различными и упрощает их анализ.