Эта и эта простые мезоны

Эта (​
η
) и эта-простой мезон (
η'
) представляют собой изосинглетные мезоны , состоящие из смеси верхних , нижних и странных кварков и их антикварков . Очарованный эта-мезон (
η
_с) и нижний эта-мезон (
η
_б) — подобные формы кваркония ; они имеют тот же спин и четность , что и (свет)
η
определены, но состоят из очаровательных и нижних кварков соответственно. Топ -кварк слишком тяжел, чтобы образовать аналогичный мезон, из-за его очень быстрого распада.

Общий

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

Разница между массой
η
и что из
η'
больше, чем может естественным образом объяснить кварковая модель . Этот "
η
–
η'
Загадка «может быть решена ^{[3] [4] [5] с помощью} инстантонного механизма Т-Хофта ^[6] , чей1/ Н реализация также известна как механизм Виттена-Венециано . ^{[7] [8]} В частности, в КХД чем выше масса
η'
очень существенен, поскольку связан с осевой классической симметрией U _A (1), которая явно нарушается киральной аномалией при квантовании; таким образом, хотя «защищенный»
η
масса небольшая, т.
η'
не является.

Кварковый состав

The
η
частицы принадлежат к «псевдоскалярной» носети мезонов, имеющих спин J = 0 и отрицательную четность , ^{[9] [10]} и
η
и
η'
иметь нулевой общий изоспин I , ноль странностей и гиперзаряд . Каждый кварк, появляющийся в
η
Частица сопровождается своим антикварком, следовательно, все основные квантовые числа равны нулю, и частица в целом «безвкусна» .

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

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

и

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

Нижние индексы представляют собой метки, указывающие на то, что η ₁ принадлежит синглету (который полностью антисимметричен), а η ₈ является частью октета. Однако электрослабое взаимодействие , которое может преобразовать один сорт кварка в другой, вызывает небольшое, но значительное « перемешивание » собственных состояний (с углом смешивания θ _P = −11,5°) ^[11] , так что фактический состав кварка представляет собой линейную комбинацию этих формул. То есть:

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

Неподписанное имя
η
относится к реальной частице, которая действительно наблюдается и 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

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

Фактически,
π⁰
, η ₁ и η ₈ — три взаимно ортогональные линейные комбинации пар кварков.
ты

ты
,
д

д
, и
с

с
; они находятся в центре псевдоскалярной нонетки мезонов ^{[9] [10]} со всеми главными квантовыми числами, равными нулю.

η'-мезон

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

По сути, это результат разложения в прямую сумму приблизительной симметрии аромата SU(3) среди трех легчайших кварков, где 1 соответствует η _1, прежде чем смешивание s легких кварков дает ${\displaystyle \mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8} }$
η'
.

Смотрите также

• Список мезонов
• Кварконий
• Специальная унитарная группа

Рекомендации

1. Легкие неароматизированные мезоны, появившиеся в Оливе, штат Калифорния; и другие. ( ПДГ ) (2014). «Обзор физики элементарных частиц». Китайская физика C . 38 (9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Бибкод : 2014ChPhC..38i0001O. дои : 10.1088/1674-1137/38/9/090001. S2CID  118395784.
2. Купч, А. (2007). «Что интересного в
   η
   и
   η'
   Распад мезонов?". Материалы конференции AIP . 950 : 165–179. arXiv : 0709.0603 . Bibcode : 2007AIPC..950..165K. doi : 10.1063/1.2819029. S2CID  15930194.
3. Дель Деббио, Л.; Джусти, Л.; Пика, К. (2005). «Топологическая восприимчивость в калибровочной теории SU (3)». Письма о физических отзывах . 94 (3): 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Бибкод : 2005PhRvL..94c2003D. doi :10.1103/PhysRevLett.94.032003. PMID  15698253. S2CID  930312.
4. Люшер, М.; Паломби, Ф. (2010). «Универсальность топологической восприимчивости в калибровочной теории SU (3)». Журнал физики высоких энергий . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Бибкод : 2010JHEP...09..110L. дои : 10.1007/JHEP09(2010)110. S2CID  119213800.
5. Се, М.; Консонни, К.; Энгель, Г.; Джусти, Л. (2014). Проверка механизма Виттена–Венециано с градиентным потоком Янга–Миллса на решетке . 32-й Международный симпозиум по теории поля на решетке. arXiv : 1410.8358 . Бибкод : 2014arXiv1410.8358C.
6. 'т Хофт, Г. (1976). «Симметрия, преодолевающая аномалии Белл-Джекива». Письма о физических отзывах . 37 (1): 8–11. Бибкод : 1976PhRvL..37....8T. doi :10.1103/PhysRevLett.37.8.
7. Виттен, Э. (1979). «Современные теоремы алгебры для U (1) «бозона Голдстоуна»". Ядерная физика Б. 156 ( 2): 269–283. Бибкод : 1979NuPhB.156..269W. doi : 10.1016/0550-3213(79)90031-2.
8. Венециано, Г. (1979). «U(1) без инстантонов». Ядерная физика Б . 159 (1–2): 213–224. Бибкод : 1979NuPhB.159..213В. дои : 10.1016/0550-3213(79)90332-8.
9. Статья о мезонах в Википедии описывает псевдоскалярную нонет мезонов SU (3), включая
   η
   и
   η'
   .
10. Jones, HF (1998). Группы, представления и физика . Издательство ИОП . ISBN 978-0-7503-0504-4.На странице 150 описана псевдоскалярная нонет мезонов SU(3), включая
    η
    и
    η'
    . Страница 154 определяет η ₁ и η ₈ и объясняет смешивание (приводящее к
    η
    и
    η'
    ).
11. Обзор модели Quark, опубликованный в Beringer, J.; и другие. ( ПДГ ) (2012). «Обзор физики элементарных частиц» (PDF) . Физический обзор D . 86 (1): 010001. Бибкод : 2012PhRvD..86a0001B. дои : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .

Внешние ссылки

• Сводные данные по эта и эта'-мезонам в группе данных о частицах