Эта и эта-первичные мезоны

Эта (
η
) и эта-первичный мезон (
η′
) — это изосинглетные мезоны, состоящие из смеси верхних , нижних и странных кварков и их антикварков . Очарованный эта-мезон (
η
_с) и нижний эта-мезон (
η
_б) являются похожими формами кваркония ; они имеют тот же спин и четность , что и (свет)
η
определены, но состоят из очарованных кварков и нижних кварков соответственно. Верхний кварк слишком тяжел, чтобы образовать подобный мезон, из-за его очень быстрого распада.

Общий

Эта была открыта в пион - нуклонных столкновениях на Беватроне в 1961 году Айхудом Певзнером и др. в то время, когда предложение Восьмеричного Пути приводило к предсказаниям и открытиям новых частиц из соображений симметрии. ^[2]

Разница между массой $η$ и что из
η′
больше, чем кварковая модель может объяснить естественным образом. Это " $η - η'$ головоломка "может быть решена ^[3]^[4]^{[5] с помощью механизма}инстантонов 'т Хоофта , ^[6] чей ⁠1/ $Н$ ⁠ реализация также известна как механизм Виттена–Венециано . ^[7]^[8] В частности, в КХД большая масса $η'$ очень существенна, поскольку она связана с аксиальной U _A (1) классической симметрией, которая явно нарушается через хиральную аномалию при квантовании; таким образом, хотя «защищенная» $η$ масса мала, т. $η'$ это не так.

Состав творога

The $η$ частицы принадлежат к «псевдоскалярному» нонету мезонов, которые имеют спин J = 0 и отрицательную четность , ^[9]^[10] и $η$ и $η'$ имеют нулевой общий изоспин, $I$ , и нулевую странность , и гиперзаряд . Каждый кварк, который появляется в $η$ Частицу сопровождает ее антикварк, поэтому все основные квантовые числа равны нулю, а частица в целом «безвкусна» .

Базовая теория симметрии SU(3) кварков для трех легчайших кварков, которая учитывает только сильное взаимодействие , предсказывает соответствующие частицы

\mathrm {\eta } _{1}={\frac {1}{\sqrt {3}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}} \right)~,

\mathrm {\eta } _{8}={\frac {1}{\sqrt {6}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}} \right)~.

Нижние индексы — это метки, которые указывают на тот факт, что $η$ ₁ принадлежит синглету (который полностью антисимметричен), а $η$ ₈ является частью октета. Однако электрослабое взаимодействие , которое может преобразовать один аромат кварка в другой, вызывает небольшое, но значимое количество « смешивания » собственных состояний (с углом смешивания $θ$ _P = −11,5°), ^[11], так что фактический состав кварка представляет собой линейную комбинацию этих формул. То есть:

\left({\begin{array}{cc}\cos \theta _{\mathrm {P}} &-\sin \theta _{\mathrm {P} }\\\sin \theta _{\ mathrm {P} }&~~\cos \theta _{\mathrm {P} }\end{array}}\right)\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } _{8 }\\\mathrm {\eta } _{1}\end{array}}\right)=\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } \\\mathrm {\eta '} \end{array}}\right)~.

Неиндексированное имя $η$ относится к реальной частице, которая фактически наблюдается и которая близка к $η$ ₈ . $η'$ наблюдаемая частица близка к $η$ ₁ . ^[10]

The $η$ и $η'$ Частицы тесно связаны с более известным нейтральным пионом $π0,$ где

\mathrm {\pi } ^{0}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}} \right)~.

Фактически, $π 0,$ $η$ ₁ и $η$ ₈ — три взаимно ортогональные линейные комбинации пар кварков
ты

ты
,
г

г
, и
с

с
; они находятся в центре псевдоскалярного нонета мезонов ^[9]^[10] со всеми основными квантовыми числами, равными нулю.

η′ мезон

η′-мезон (
η′
) представляет собой синглет ароматизатора SU(3), в отличие от
η
. Это другая суперпозиция тех же кварков, что и эта-мезон (
η
), как описано выше, и имеет большую массу, другое состояние распада и более короткое время жизни.

По сути, это результат прямого суммирования разложения приближенной симметрии аромата SU(3) среди 3 легчайших кварков, где 1 соответствует η ₁ до смешивания легких кварков, что дает $\mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8}$
η′
.

Смотрите также

Ссылки

^ ab Light Unflavored Mesons, как указано в Olive, KA; et al. ( PDG ) (2014). "Обзор физики элементарных частиц". Chinese Physics C. 38 ( 9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O. doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001. S2CID 118395784.
^ Купсч, А. (2007). «Что интересного в
η
и
η′
Распады мезонов?". Труды конференции AIP . 950 : 165–179. arXiv : 0709.0603 . Bibcode : 2007AIPC..950..165K. doi : 10.1063/1.2819029. S2CID 15930194.
^ Del Debbio, L.; Giusti, L.; Pica, C. (2005). "Топологическая восприимчивость в калибровочной теории SU(3)". Physical Review Letters . 94 (3): 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Bibcode : 2005PhRvL..94c2003D. doi : 10.1103/PhysRevLett.94.032003. PMID 15698253. S2CID 930312.
^ Люшер, М.; Паломби, Ф. (2010). «Универсальность топологической восприимчивости в калибровочной теории SU(3)». Журнал физики высоких энергий . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Bibcode : 2010JHEP...09..110L. doi : 10.1007/JHEP09(2010)110. S2CID 119213800.
^ Cè, M.; Consonni, C.; Engel, G.; Giusti, L. (2014). Тестирование механизма Виттена–Венециано с градиентным потоком Янга–Миллса на решетке . 32-й Международный симпозиум по теории решеточного поля. arXiv : 1410.8358 . Bibcode :2014arXiv1410.8358C.
^ 'т Хоофт, Г. (1976). «Симметрия, прорывающая аномалии Белла-Джеккива». Physical Review Letters . 37 (1): 8–11. Bibcode : 1976PhRvL..37....8T. doi : 10.1103/PhysRevLett.37.8.
^ Виттен, Э. (1979). "Теоремы современной алгебры для U(1) "голдстоуновского бозона"". Ядерная физика Б. 156 ( 2): 269–283. Bibcode : 1979NuPhB.156..269W. doi : 10.1016/0550-3213(79)90031-2.
^ Венециано, Г. (1979). «U(1) без инстантонов». Nuclear Physics B. 159 ( 1–2): 213–224. Bibcode : 1979NuPhB.159..213V. doi : 10.1016/0550-3213(79)90332-8.
^ ab Статья о мезонах в Википедии описывает псевдоскалярную нонет мезонов SU (3), включая
η
и
η′
.
^ abc Jones, HF (1998). Группы, представления и физика . IOP Publishing . ISBN 978-0-7503-0504-4.Страница 150 описывает псевдоскалярный нонет SU(3) мезонов, включая
η
и
η′
. Страница 154 определяет η ₁ и η ₈ и объясняет смешивание (приводящее к
η
и
η′
).
^ Quark Model Review, как указано в Beringer, J.; et al. ( PDG ) (2012). "Обзор физики частиц" (PDF) . Physical Review D. 86 ( 1): 010001. Bibcode : 2012PhRvD..86a0001B. doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .

Внешние ссылки

Обзоры по эта и эта'-мезонам в Particle Data Group