Экзотические адроны — это субатомные частицы , состоящие из кварков и глюонов , но которые — в отличие от «хорошо известных» адронов , таких как протоны , нейтроны и мезоны — состоят из более чем трёх валентных кварков . Напротив, «обычные» адроны содержат всего два или три кварка. Адроны с явным содержанием валентных глюонов также можно было бы считать экзотическими. [1] Теоретически не существует ограничений на количество кварков в адроне, пока цветовой заряд адрона белый или нейтральный по цвету. [2]
Как и обычные адроны, экзотические адроны классифицируются как фермионы , например обычные барионы, или бозоны , например обычные мезоны. Согласно этой схеме классификации пентакварки , содержащие пять валентных кварков, являются экзотическими барионами, тогда как тетракварки (четыре валентных кварка) и гексакварки (шесть кварков, состоящих либо из дибариона, либо из трех пар кварк-антикварк) считались бы экзотическими мезонами . Считается, что частицы тетракварка и пентакварка наблюдались и исследуются; Наблюдаемые гексакварки еще не подтверждены.
Экзотические адроны можно искать, ища полюсы S-матрицы с квантовыми числами , запрещенными обычным адронам. Экспериментальные признаки таких экзотических адронов были замечены самое позднее в 2003 году, [3] [4] , но они остаются темой споров в физике элементарных частиц .
Яффе и Лоу [5] предположили, что экзотические адроны проявляют себя как полюса P-матрицы, а не S-матрицы. Экспериментальные полюса P-матрицы надежно определяются как в мезон-мезонных, так и в нуклон-нуклонных каналах.
Когда Мюррей Гелл-Манн и другие впервые постулировали модель кварков в 1960-х годах, она должна была организовать осмысленным образом существовавшие тогда состояния. По мере развития квантовой хромодинамики (КХД) в течение следующего десятилетия стало очевидно, что не существует причин, по которым могли бы существовать только трехкварковые и кварк-антикварковые комбинации. Действительно, оригинальная статья Гелл-Манна 1964 года намекает на возможность существования экзотических адронов и классифицирует адроны на барионы и мезоны в зависимости от того, имеют ли они нечетное (барион) или четное (мезон) число валентных кварков. [6] Кроме того, казалось, что глюоны, частицы-медиаторы сильного взаимодействия, также могут образовывать связанные состояния сами по себе ( глюболы ) и с кварками (гибридные адроны). Прошло несколько десятилетий без убедительных доказательств существования экзотического адрона, который мог бы быть связан с полюсом S-матрицы.
В апреле 2014 года коллаборация LHCb подтвердила существование Z(4430) − , открытой в ходе эксперимента Belle , и продемонстрировала, что она должна иметь минимальное содержание кварков c c d u . [7]
В июле 2015 года LHCb объявил об открытии двух частиц, названных P.+
с(4380) и П+
с(4450) , которые должны иметь минимальное содержание кварков c uud , что делает их пентакварками . [8]
Теория квантовой хромодинамики не накладывает никаких конкретных ограничений на количество кварков, составляющих адроны, кроме того, что они образуют цветные синглетные состояния.
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )