В физике высоких энергий скалярный мезон — это мезон с полным спином 0 и четностью (обычно обозначается как J P =0 + ). Сравните с псевдоскалярным мезоном . Первые известные скалярные мезоны наблюдались с конца 1950-х годов, а с 1980-х годов увеличилось количество наблюдений за многочисленными легкими и более тяжелыми состояниями. Скалярные мезоны чаще всего наблюдаются при 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 такую 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 были проведены с возобновившимся интересом.
С тех пор, как Яффе впервые предположил существование мультиплетов тетракварков в 1977 году, [3] легчайшие скалярные мезоны интерпретировались некоторыми теоретиками как возможные тетракварковые или мезон-мезонные «молекулярные» состояния. Интерпретация тетракварков хорошо работает с моделью КХД Массачусетского технологического института [ 4] , где фактически предсказано, что скалярные тетракварки имеют меньшую массу, чем обычные скалярные мезоны. Эта картина скалярных мезонов, по-видимому, в некотором смысле хорошо соответствует экспериментальным результатам, но часто подвергается резкой критике за игнорирование нерешенных проблем с нарушением киральной симметрии и возможностью нетривиального вакуумного состояния, предложенного Грибовым. [5]
Было предпринято множество попыток определить кварковый состав более легких скалярных мезонов; однако консенсус еще не достигнут.
Углубленные исследования скалярных мезонов без ароматизаторов начались с экспериментов «Хрустальный шар» и «Хрустальный бочонок» в середине 1990-х годов, в которых основное внимание уделялось диапазону масс от 1 ГэВ/с 2 до 2 ГэВ/с 2 .
Скалярные мезоны в диапазоне масс от 1 ГэВ/с 2 до 2 ГэВ/с 2 обычно считаются обычными кварк-антикварковыми состояниями с орбитальным возбуждением L = 1 и спиновым возбуждением S = 1, [6] , хотя они возникают при более высокая масса, чем можно было бы ожидать в рамках расщепления массы в результате спин-орбитального взаимодействия . [7] Ожидается, что скалярный глюбол [8] также упадет в эту область масс, проявляясь аналогично обычным мезонам, но имея очень характерные характеристики распада. Скалярные мезоны в диапазоне масс ниже 1 ГэВ/с 2 гораздо более противоречивы и могут интерпретироваться по-разному.
Более тяжелые скалярные мезоны содержат очарованные и/или нижние кварки . Все они происходят с энергией выше 2 ГэВ/с 2 и имеют хорошо разделенные массы, что делает их отличными друг от друга и упрощает их анализ.