مزون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
فارسیEnglish
مزون
Meson nonet - spin 0.svg
Mesons of spin 0 form a nonet
CompositionCompositeQuarks and ضدکوارکs
StatisticsBosonic
نیروهای بنیادیsStrong, Weak, Electromagnetic and Gravity
TheorizedHideki Yukawa (1935)
Discovered۱۹۴۷
Types~140 (List)
جرم نامتغیرFrom 134.9 MeV/c2 (π0
)
to 9.460 GeV/c2 (ϒ)
[[Electric charge]]−1 e, 0 e, +1 e
اسپین۰, ۱

این مقاله در مورد ذرات زیر اتمی است. برای نرم‌افزار، دیدن مزون (نرم‌افزار)

در فیزیک ذرات، مزون‌ها (/ mi:zɒnz /یا / mɛzɒnz /) ذرات زیر اتمی هادرون هستند که متشکل از یک کوارک و یک آنتیکوکور است که با تعامل قوی متصل می‌شوند. از آنجا که مزون‌ها از زیر ذرات کوارک تشکیل شده‌اند، اندازهٔ فیزیکی آن‌ها با قطر تقریباً یک فمتومتر [۱] است که حدود ۲/۳ اندازه پروتون یا نوترون است. همه مزون‌ها ناپایدار هستند، با طولانی‌ترین عمر تنها چند صد و نیم ثانیه می‌باشد. فروریختن مازاد (گاهی اوقات از طریق میانجیگری ذرات) برای تشکیل الکترون و نوتینوئید. مزون‌های تخلیه ممکن است به فوتون فرو ریخته شوند. هر دو این فروپاشی حاکی از آن است که رنگ دیگر اموال محصولات جانبی نیست.

در خارج از هسته، مزون‌ها در طبیعت تنها به عنوان محصولات کوتاه مدت از برخوردهای بسیار انرژی بین ذرات ساخته شده از کوارک‌ها، مانند پرتوهای کیهانی (پروتون‌های انرژی بالا و نوترون‌ها) و مواد معمولی ظاهر می‌شوند. مزون‌ها نیز اغلب به صورت مصنوعی در شتاب‌دهنده‌های ذرات با انرژی بالا در برخورد پروتون‌ها، ضد پروتون‌ها یا ذرات دیگر تولید می‌شوند.

مزونها ذرات کوانتومی میدان هستند که نیروی هسته‌ای را بین هادرون‌ها منتقل می‌کنند که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کند. اثر آن‌ها به‌طور مشابه با فوتون‌هایی است که نهضت‌های نیرو هستند که نیروی الکترومغناطیسی جاذبه را بین پروتون‌های متضاد متقابل و الکترون‌هایی که اجازه می‌دهد اتم‌های جداگانه‌ای وجود داشته باشد، و سپس اتم‌ها را به مولکول‌ها منتقل می‌کنند. انرژی‌های مخرب (عظیم تر) مزون‌ها به‌طور موقت در انفجار بزرگ ساخته شده‌اند اما تصور نمی‌شود که در طبیعت امروز نقش داشته باشند. با این حال، این مزون‌های سنگین به‌طور منظم در آزمایش‌های شتاب‌دهنده ذرات ایجاد می‌شوند تا ماهیت نوع سنگین تر کوارک را که مونوگرام سنگین تر را تشکیل می‌دهند، درک کنند.

مزون‌ها بخشی از خانواده ذرات هادرون هستند و به صورت ذره‌ای از دو کوارک تعریف می‌شوند. دیگر اعضای خانواده هادرون، بریون هستند: ذرات زیر اتمی از سه کوارک تشکیل شده‌است. برخی از آزمایشات شواهدی از مزون‌های عجیب و غریب را نشان می‌دهد که محتوای کوارک متعارف متعلق به یک کوارک و یک آنتیکوکور ندارد.

از آنجا که کوارک‌ها دارای چرخش ۱/۲ هستند، تفاوت تعداد کوارک بین مزون‌ها و بریون‌ها باعث می‌شود که مازون‌های معمولی دو کوارک بواسون باشند، در حالیکه باریون‌ها فرمیون هستند.

هر نوع مزون دارای آنتی‌اکسیدان‌های متناظر (ضدمزون) است که کوارک‌ها توسط آنتیکوکورهای مربوطه جایگزین می‌شوند و برعکس. به عنوان مثال، یک پیون مثبت (π+) از یک کوارک ساخته شده‌است و یکی از آنتیکوکورهای پایین؛ و آنتی اکسیدکننده متناظر آن، پیون منفی (π-)، از یک تا یک ضدقارق و یک کوارک پایین ساخته شده‌است.

از آنجا که مزون‌ها از کوارک‌ها تشکیل می‌شوند، در هر دو تعامل ضعیف و قوی شرکت می‌کنند. مزون با بار الکتریکی خالص همچنین در تعامل الکترومغناطیسی شرکت می‌کند. مزون به ترتیب بر اساس محتوای کوارک، توازن زاویه ای، پاریتیت و سایر خواص دیگر مانند C-parity و G-parity طبقه‌بندی می‌شوند. اگر چه هیچ مزون پایدار نیست، اما کسانی که از جرم پایین‌تر هستند پایدارتر از عظیم تر هستند و از این طریق می‌توانند در شتاب‌دهنده‌های ذرات یا آزمایشات اشعه کیهانی مشاهده و مطالعه شوند. مونون‌ها معمولاً کمتر از بارونی‌ها هستند، به این معنی که آن‌ها به راحتی در آزمایش‌ها تولید می‌شوند و بنابراین پدیده‌های انرژی بیشتری را به راحتی از باریون‌ها به نمایش می‌گذارند. به عنوان مثال، کوارک جذاب در ابتدا در مزون J / Psi دیده می‌شود(J/ψ) در سال ۱۹۷۴، [۲] [۳] و کوارک پایینی در مزون upsilon (ʏ) در سال ۱۹۷۷. [۴]

تاریخچه[ویرایش]

از نظر ملاحظات نظری، در سال ۱۹۳۴ هیکی یوکوا [۵] [۶] وجود و توزیع تقریبی "مزون" را به عنوان حامل نیروی هسته‌ای که هسته اتمی را با هم نگه می‌دارد پیش‌بینی کرد. اگر هیچ نیروی هسته‌ای وجود نداشته باشد، تمام هسته‌ها با دو یا چند پروتون به علت انفجار الکترومغناطیسی از بین می‌روند. یوکوا ذرات حامل خود را مزون، از μέσος mesos، کلمه یونانی برای "متوسط" نامید، زیرا توده پیش‌بینی آن بین الکترون و پروتون است که تقریباً ۱۸۳۶ برابر جرم الکترون است. یوکوا ابتدا ذرات خود را "مزوترون" نامید، اما توسط ورنر هایزنبرگ (که پدرش استاد یونانی در دانشگاه مونیخ بود) اصلاح شد. ورنر هایزنبرگ اشاره کرد که در کلمه یونانی "mesos" هیچ "tr" وجود ندارد. [۷]

اولین کاندیدای مزون یوکوا که در اصطلاح شناختی مدرن به عنوان مونی شناخته شده بود، در سال ۱۹۳۶ توسط کارل دیوید اندرسون و دیگران در محصولات فروپاشی تعاملات اشعه کیهانی کشف شد. موزون در مورد جرم مناسب به عنوان حامل نیروی هسته‌ای یوکوا بود، اما طی دهه آینده مشخص شد که این ذره مناسب نیست. در نهایت متوجه شدیم که "mu mezon" در تعامل قوی هسته‌ای شرکت نکرد، بلکه به عنوان یک نسخه سنگین الکترون عمل کرد و در نهایت به عنوان یک لپتون مانند الکترون، به جای یک مزون طبقه‌بندی شد. فیزیکدانان در این انتخاب تصمیم گرفتند که خواص غیر از توده ذرات، باید طبقه‌بندی خود را کنترل کنند.

در طول جنگ جهانی دوم (۱۹۳۹–۴۵) سال‌ها تأخیر در تحقیقات ذرات زیر اتمی وجود داشت. اکثر فیزیکدانان در پروژه‌های کاربردی برای شرایط ضروری جنگی مشغول به کار بودند. هنگامی که جنگ در اوت ۱۹۴۵ به پایان رسید، بسیاری از فیزیکدانان به تدریج به تحقیقات صلح بازگشته‌اند. نخستین مزون واقعی که باید کشف شود، چیزی است که بعداً «پیک مازون» (یا پیه) نامیده می‌شود. این کشف در سال ۱۹۴۷ توسط سیسیل پاول، سزار لاتس و جوزپه اوکالیالینی انجام شد که محصولات برفی کیهانی در دانشگاه بریستول انگلستان را بر اساس فیلم‌های عکاسی که در کوه‌های اند قرار داشتند، مورد بررسی قرار دادند. بعضی از این مزون‌ها در حدود جرمی مشابه با meson شناخته شده بودند، اما به نظر می‌رسید به آن فروریختن، منجر فیزیکدان رابرت مارشک به فرض در سال ۱۹۴۷ که در واقع یک مزون جدید و متفاوت است. در طول چند سال آینده، آزمایش‌های بیشتری نشان داد که پیون واقعاً در تعاملات قوی دخیل بود. اعتقاد بر این، پیون (به عنوان یک ذره مجازی)، نیروی اصلی برای نیروی هسته‌ای در هسته اتمی است. دیگر مزونها، مانند مزون مجازی مجازی، در میانجیگری این نیرو نیز مشارکت دارند، اما به میزان کمتری. پس از کشف پیون، یوکوا در سال ۱۹۴۹ جایزه نوبل فیزیک را برای پیش بینی‌هایش اهدا کرد.

در گذشته، واژه مزون گاهی اوقات به معنی هر حامل نیرویی مانند "Z0 meson" بود که در مداخله تعامل ضعیف دخیل بود. [۸] با این حال، این استفاده نادرست از نفع کاهش یافته‌است، و مزون‌ها در حال حاضر به عنوان ذرات تشکیل شده از جفت کوارک‌ها و ضدکوارک‌هاها تعریف شده‌است.

بررسی اجمالی[ویرایش]

چرخش، حرکت زاویه‌ای مدار و حرکت کامل زاویه ای

مقالات اصلی: اسپین (فیزیک)، اپراتور حرکتی زاویه ای، توازن زاویه‌ای کامل و تعداد کوانتومی

اسپین (تعداد کوانتومی S) مقدار بردار است که نشان دهنده "ذاتی" حرکت زاویه‌ای یک ذره است. این می‌آید در افزایش ۱/۲ ħ. اغلب اوقات کاهش می‌یابد، زیرا این واحد "اساسی" است که از چرخش استفاده می‌کند و به این معنی است که "چرخش ۱" به معنای "چرخش ۱ ħ" است. (در برخی از سیستم‌های واحدهای طبیعی، ħ به ۱ انتخاب می‌شود و بنابراین در معادلات به نظر نمی‌رسد)

کوارک‌ها فرمیون هستند - مخصوصاً در این مورد، ذرات دارای چرخش 1/2 (S = ۱/۲) هستند. از آنجایی که پیش بینی‌های چرخشی با افزایش ۱ (که ۱ ħ است) متفاوت است، یک کوارک تک دارای یک چرخش اسپین طول ۱/۲ و دارای دو پیش‌بینی چرخش (Sz = + ۱/۲ و Sz = - ۱/۲) است. دو کوارک می‌توانند چرخش‌های خود را هموار کنند، در این صورت دو بردار چرخش برای ایجاد یک بردار طول S = ۱ و سه چرخش چرخشی (Sz = ۱، Sz = ۰ و Sz = -۱) ۱ سه‌گانه اگر دو کوارک دارای چرخش‌های غیر همسطح باشند، بردارهای چرخشی برای ایجاد یک بردار طول S = ۰ و تنها یک پروانه چرخش (Sz = ۰)، به نام اسپین صفر تکمیل می‌شوند. از آنجا که مزون‌ها از یک کوارک و یک ضدقارق ساخته می‌شوند، می‌توان آن‌ها را در حالت‌های چرخشی سه‌گانه و تکین یافت.

مقدار دیگری از حرکت زاویه‌ای کوانتومی وجود دارد که به نام زاویه حرکت مداری (تعداد کوانتوم L) است که با افزایش ۱ ħ می‌شود که به دلیل کوارک‌هایی که در اطراف یکدیگر هستند نشان دهنده حرکت زاویه‌ای است؛ بنابراین، حرکت کامل زاویه‌ای (تعداد کوانتومی J) یک ذره، ترکیبی از حرکت زاویهای درونی (چرخش) و حرکت زاویه‌ای مدار است. این می‌تواند هر مقدار از | J = | L - S به | J = | L + S، با افزایش ۱.

Meson angular momentum quantum numbers for L = ۰, ۱, ۲, ۳
S L J P
(See below)
JP
۰ ۰ ۰ 0
1 1 + 1+
۲ ۲ 2
3 3 + 3+
۱ ۰ ۱ 1
1 2, 1, 0 + 2+, 1+, 0+
۲ ۳, ۲, ۱ 3, 2, 1
3 4, 3, 2 + 4+, 3+, 2+

فیزیکدانان ذره بیشتر علاقه‌مند به مزون با هیچ زاویهای حرکتی هستند (L = ۰)، بنابراین دو گروه مزون بیشتر مورد مطالعه S = ۱؛ L = ۰ و S = ۰؛ L = ۰، که مربوط به J = ۱ و J = ۰ است، اگرچه آن‌ها تنها نیستند. همچنین ممکن است ذرات J = ۱ را از S = ۰ و L = ۱ بدست آوریم. چگونه می‌توانیم بین S = ۱، L = ۰ و S = ۰، L = ۱ مزون یک منطقه فعال تحقیق در طیف‌سنجی مزون باشد.

همبستگی[ویرایش]

اگر جهان در یک آینه منعکس شده باشد، اکثر قوانین فیزیک، یکسان هستند - چیزها بدون توجه به آنچه که ما «چپ» نامیده می‌شود و آنچه که ما «درست» نامیده‌ایم، رفتار مشابهی دارند. این مفهوم انعکاس آینه به نام parity ( P ) نامیده می‌شود. گرانش، نیروی الکترومغناطیسی و تعامل قوی به‌طور یکسان رفتار می‌کنند بدون در نظر گرفتن اینکه آیا جهان در یک آینه بازتاب می‌یابد یا خیر، و به این ترتیب به [[P- تقارن [حفظ هم]] (تقارن P). با این حال، تعامل ضعیف را "تعریف" چپ "را از" حق "، یک پدیده به نام نقض parity (P-نقض). بر اساس این، ممکن است فکر کنید که اگر تابع موج برای هر ذره (به‌طور دقیق، میدان کوانتومی برای هر نوع ذره به‌طور هم‌زمان معکوس شود، سپس مجموعه‌ای از موج‌های جدید کاملاً برآورده می‌شود قوانین فیزیک (به جز تعامل ضعیف). معلوم می‌شود که این کاملاً درست نیست: برای این که معادلات رضایت داشته باشند، موج فوکوس نوع خاصی از ذرات باید توسط & minus 1 ضرب شود، علاوه بر اینکه معکوس شود. گفته می‌شود چنین نوع ذرات دارای پارتی منفی یا odd ( P & nbsp؛ = & nbsp؛ & منفی ۱؛ در حالی که ذرات دیگر گفته می‌شود "مثبت" یا "حتی" برابر (P = +1, or alternatively P = +).

برای مزون‌ها، نسبت به حرکت زاویه‌ای مدار به رابطه

[۱]

جایی که L نتیجه حاصل از همسان هماهنگی کروی، تابع موج می‌باشد. "+ & nbsp؛ ۱" حاصل این واقعیت است که طبق معادله معادله دیراک یک کوارک و یک ضدقارق در مقابل تقارن ذاتی قرار دارند؛ بنابراین تقارن ذاتی یک مزون، محصول تقارن ذاتی کوارک (۱) و ضدقارق (و منفی ۱) است. همان‌طور که اینها متفاوتند، محصولاتشان منفی است ۱ و بنابراین "+ & nbsp؛ ۱" که در نمای نمایش داده می‌شود، کمک می‌کند.

به عنوان یک نتیجه، تمام مزون‌ها بدون حرکت حرکتی ( L و nbsp؛ = & nbsp؛ ۰) دارای پارتی عدد ( P & nbsp؛ = & nbsp؛ & منفی ۱).

C-parity[ویرایش]

C-parity تنها برای مزون‌هایی است که آنتی‌اکسیدان‌های خود (یعنی مزون‌های خنثی) را تعریف می‌کنند. این نشان دهنده این است که آیا موجفون مزون با مبادله کوارک آن‌ها با ضدقارق خود باقی می‌ماند یا خیر.[۲] If

then, the meson is "C even" (C = +1). On the other hand, if

then the meson is "C odd" (C = −۱).

C-parity به ندرت مورد مطالعه قرار می‌گیرد، اما بیشتر در ترکیب با P-parity به CP-parity مورد مطالعه قرار می‌گیرد. تصور می‌شد که CP-parity حفظ شود، اما بعدها در تعامل ضعیف نقض شد.

G-parity[ویرایش]

همبستگی G یک تعریف از همبستگی C است. به جای صرفاً مقایسه عملکرد موج پس از مبادله کوارک‌ها و ضد کوارک‌ها، موجک عملکرد را بعد از مبادله مزون برای ضدمزون متناظر بدون در نظر گرفتن محتوای کوارک مقایسه می‌کند. گوتفرید

then, the meson is "G even" (G = +1). On the other hand, if

then the meson is "G odd" (G = −۱).

ایسپسین و شارژ[ویرایش]

ترکیبی از یک کوارک، یک یا دو، و یک ضدکوارک در، J P = 0 - فرم پیکربندی a nonet.
ترکیبی از یک کوارک، یک یا دو، و یک ضدکوارک در زیر j P = 1 - یک نیت تشکیل دهید.

مفهوم ایسپسین برای اولین بار توسط ورنر هایزنبرگ در سال ۱۹۳۲ پیشنهاد شد تا ارتباطات بین پروتون‌ها و نوترون‌ها را تحت تعامل قوی توضیح دهد. اگر چه آن‌ها اتهامات الکتریکی متفاوت داشتند، توده‌هایشان خیلی شبیه بودند که فیزیکدانان معتقد بودند که آن‌ها در واقع ذرات یکسان هستند. اتهامات مختلف الکتریکی به عنوان نتیجه برخی از تحریک ناشناخته شبیه به چرخش توضیح داده شد. این ناشناخته بعداً توسط "[یوجین وایگرن]" در سال ۱۹۳۷ به عنوان "ایزوپن" نامگذاری شد. هنگامی که اولین مزونها کشف شد، آن‌ها نیز از طریق چشم ایزوپسین دیده می‌شدند و بنابراین سه pions ذرهٔ یکسان بودند، اما در حالت‌های مختلف ایسپسین.

این باور طول کشید تا [موری ژلمان] مدل کوارک را در سال ۱۹۶۴ پیشنهاد کرد (شامل در ابتدا تنها کوارکهای u, d و s). موفقیت مدل ایزوپسین در حال حاضر به دلیل توده‌های مشابه کوارک‌های u و d دیده می‌شود. از آنجا که کوارک‌ها u و d توده‌های مشابه دارند، ذرات ساخته شده از همان تعداد آن‌ها نیز توده‌های مشابه دارند. دقیقاً مشخصه u و d کوارک ترکیب هزینه را تعیین می‌کند، زیرا کوارک‌ها شما را در معرض بار +23 در حالیکه d کوارک‌ها حمل می‌کنند −13. به عنوان مثال، سه پیون‌ها دارای اتهامات مختلف هستند(π+
(ud), π0
(a quantum superposition of uu and dd states), π
(du)) همان‌طور که هر کدام از یک عدد مشابه از مجموع بالا و پایین کوارک و ضدکوارک. در مدل ایزوپسین، آن‌ها در ذرات مختلف در حالت متخلخل ذکر شده‌اند.

ریاضیات ایزوپسین پس از چرخش مدل‌سازی شد. پیش بینی‌های ایسپسین با افزایش ۱ به همان اندازه اسپین متفاوت بود و هر طرح یک "[حالت دولت کوانتومی]" بود. از آنجا که "ذره پیه" دارای سه "حالت شارژ" بود، گفته شده‌است از ایزوپین I = 1. Its "charged states" π+
, π0
, and π
, corresponded to the isospin projections I3 = +1, I3 = 0, and I3 = −1 respectively. Another example is the "rho particle",همچنین با سه کشور متهم شده‌است. آن "charged states" ρ+
, ρ0
, and ρ
, corresponded to the isospin projections I3 = +1, I3 = 0, and I3 = −۱ به ترتیب. بعدها متوجه شدیم که پیش بینی‌های ایزوفسین نسبت به ذرات کوارک بالا و پایین ذرات مربوط به رابطه است

جایی که n 's تعداد کورک و ضدکوارک بالا و پایین است.

در تصویر «ایسپسین»، سه pions و three rhos به عنوان حالت‌های مختلف دو ذره شناخته می‌شدند. با این حال، در مدل کوارک، راس حالت‌های هیجان انگیز از پیک‌ها است. ایسپسین، هرچند تصویری نادرست از چیزها را انتقال می‌دهد، هنوز برای طبقه‌بندی آدرن‌ها استفاده می‌شود، که منجر به نامگذاری نامطلوب و غالباً گیج‌کننده می‌شود. از آنجا که مزونها هادرونها هستند، طبقه‌بندی ایزوپسین نیز با استفاده از «من» 3 & nbsp؛ = & nbsp; + 1 2 برای کوارکها و پایین ضدقارقها و «'I' 3 & nbsp؛ = & nbsp; - 1 2 برای بالا بردن تقلید و کوارک پایین.

عدد کوانتومی طعم[ویرایش]

strangeness تعداد کوانتومی S (نه با چرخش اشتباه گرفته شده) متوجه شد که بالا و پایین همراه با توده ذره است. توده بالاتر، بیگانه تر است (بیشتر کوارک‌ها). ذرات را می‌توان با پیش بینی‌های مصنوعی (مربوط به شارژ) و غریب (جرم) (نگاه کنید به اعداد غیر ید غیر) توصیف می‌شود. همان‌طور که کوارکهای دیگر کشف شد، تعداد کوانتومی جدیدی برای توصیف مشابهی از udc و udb nonets وجود دارد. از آنجا که تنها تودهٔ تو و d مشابه هستند، این شرح توده و شار ذرات از نظر ایزوپسین و عناصر کوانتومی طعم فقط برای nonets ساخته شده از یک تو، یک د و یکی دیگر از کوارک خوب کار می‌کند و تجزیه برای nonets دیگر برای مثال ucb nonet). اگر کروک‌ها یکسان بودند، رفتار آن‌ها «متقارن» خواهد بود، زیرا همه آن‌ها با توجه به تعامل قوی رفتار دقیق دارند. با این حال، به عنوان کوارک‌ها یک جرم واحد ندارند، آن‌ها به‌طور یکسان تعامل ندارند (دقیقاً مثل یک الکترون که در میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، بیش از یک پروتون که به دلیل توده سبک‌تر آن در همان میدان قرار دارد، شتاب می‌دهد) و تقارن گفته می‌شود تقارن شکسته شکسته.

مشخص شد که اتهام ('Q') مربوط به طرح ریزش ایزوفسین، تعداد باریم ( B ) و عطر و طعم (بیایید آن را برای شما بسازیم:[۳]

جایی که S, C، B '، و T به ترتیب عدد کوانتومی عطر و طعم غریب، جذابیت، پایین بودن و ظرافت هستند. آن‌ها مربوط به تعداد عجیب و غریب، جذابیت، پایین، و کوارک بالا و ضدکوارک با توجه به روابط است:

به این معنی که فرمول Gell-Mann-Nishijima معادل بیان شارژ از لحاظ محتوای کوارک است.

طبقه‌بندی[ویرایش]

مونون‌ها به دسته‌های ایزوپین ( I کل حرکت زاویه ای ( J ), parity (فیزیک) ( P ), G-parity ( G ) یا C-parity ( C ) هنگامی که قابل اجرا است، و کوارک (q) محتوا. قوانین طبقه‌بندی توسط گروه داده‌های ذرات تعریف شده‌اند و پیچیده هستند.[۴] قوانین زیر در فرم جدول برای سادگی ارائه می‌شوند.

انواع مزون[ویرایش]

با توجه به پیکربندی چرخشی آنها، مزون‌ها به نوع‌ها طبقه‌بندی می‌شوند. برخی از پیکربندی‌های خاص نامهای خاص براساس خواص ریاضی پیکربندی چرخش آن‌ها داده می‌شود.

Types of mesons[۵]
Type S L P J JP
Pseudoscalar meson ۰ ۰ 0 0
Pseudovector meson 0, 1 1 + 1 1+
Vector meson ۱ ۰, ۲ 1 1
Scalar meson 1 1 + 0 0+
Tensor meson 1 1, 3 + 2 2+

نامگذاری[ویرایش]

مزون فلوئور[ویرایش]

مزون‌های بدون چربی مزون‌های ساخته شده از جفت کوارک‌ها و ضدقارچ‌ها از عطر و طعم مشابه (همه آن‌ها عدد کوانتومی طعم s صفر: S = 0, C = 0, B = 0, T = 0).[۶] قوانین برای مزون‌های بدون چربی هستند:[۴]

نامنظم مازونهای بدون چربی
qq content 'J PC
I
0−+, 2−+, 4−+, … 1+−, 3+−, 5+−, … 1−−, 2−−, 3−−, … 0++, 1++, 2++, ...
ud

du
1 π+

π0

π
b+
b0
b
ρ+

ρ0

ρ
a+
a0
a
Mix of uu, dd, ss 0 η
η′
h
h′
ω
φ
f
f′
cc 0 η
c
hc ψ†† χc
bb 0 η
b
hb ϒ χb
tt 0 η
t
ht θ χt

^  پارازیت C فقط مربوط به مزون‌های خنثی است.
†† ^  For JPC=1−−, the ψ is called the J/ψ

علاوه بر این:

  • هنگامی که طیف‌سنجی طیف‌سنجی مسیون از مزون شناخته شده‌است، آن را در پرانتز اضافه شده‌است.
  • هنگامی که حالت طیفی ناشناخته باشد، جرم (در MeV / c 2 ) در پرانتز اضافه می‌شود.
  • هنگامی که مزون در زمین زمین باشد، هیچ چیز در پرانتز اضافه نمی‌شود.

مزون طعم دار[ویرایش]

مزون طعم دار مزون‌های ساخته شده از جفت کوارک و ضد قارچ‌ها از طعم‌های مختلف است. این قوانین در این مورد ساده‌تر است: نماد اصلی به کوارک سنگین تر بستگی دارد، عددی به اتهام بستگی دارد، و زیر (در صورت وجود) به کوارک سبک‌تر بستگی دارد. در فرم جدول، آن‌ها عبارتند از:[۴]

Nomenclature of flavoured mesons
antiquark →
quark ↓
up down charm strange top bottom
up [۶] D0
K+
T0
B+
down [۶] D
K0
T
B0
charm D0
D+
D+
s
T0
c
B+
c
strange K
K0
D
s
T
s
B0
s
top T0
T+
T0
c
T+
s
T+
b
bottom B
B0
B
c
B0
s
T
b

علاوه بر این:

  • اگر'P در «سری طبیعی» (i.e. , JP = 0+, 1, 2+, 3, ...)، یک علامت * اضافه می‌شود.
  • اگر مزون pseudoscalar نیست ('JP = 0) یا بردار (JP = 1 J به عنوان زیرنویس اضافه می‌شود.
  • هنگامی که طیف‌سنجی طیف‌سنجی مسیون از مزون شناخته شده‌است، آن را در پرانتز اضافه شده‌است.
  • هنگامی که وضعیت طیفسنجی ناشناخته است، جرم (در MeV) / c ' 2)در پرانتز اضافه می‌شود.
  • هنگامی که مزون در زمین زمین باشد، هیچ چیز در پرانتز اضافه نمی‌شود.

مزون‌های عجیب و غریب[ویرایش]

شواهد تجربی برای ذراتی که هادرون هستند (یعنی از کوارکها تشکیل شده‌است) و با خنثی رنگ با صفر صفر باریون وجود دارد و بنابراین با تعریف مرسوم مزونها است. با این حال، این ذرات از یک جفت کوارک-ضد کوارک تشکیل نمی‌شوند، همان‌طور که همه مزون‌های متعارف دیگر مورد بحث قرار گرفته‌است. یک رده پیش‌بینی برای این ذرات مزون عجیب است.

حداقل پنج تن رزونانس عجیب و غریب مزون وجود دارد که توسط دو یا چند آزمایش مستقل تأیید شده‌است. از لحاظ آماری مهمترین آن‌ها Z (4430) است که توسط آزمایش Belle Experiment در سال ۲۰۰۷ کشف شده و تأیید شده توسط LHCb در سال ۲۰۱۴ می‌باشد. این یک نامزد برای tetraquark: یک ذره متشکل از دو کوارک و دو[۷] مقاله اصلی در مورد رزونانس ذرات دیگر که نامزدها برای مزون‌های عجیب و غریب هستند را ببینید.

جستارهای وابسته[ویرایش]

یادداشت‌ها[ویرایش]

  1. C. Amsler et al. (2008): Quark Model
  2. M.S. Sozzi (2008b)
  3. S.S.M Wong (1998)
  4. ۴٫۰ ۴٫۱ ۴٫۲ C. Amsler et al. (2008): Naming scheme for hadrons
  5. W.E. Burcham, M. Jobes (1995)
  6. ۶٫۰ ۶٫۱ ۶٫۲ For the purpose of nomenclature, the isospin projection I3 isn't considered a flavour quantum number. This means that the charged pion-like mesons (π±, a±, b±, and ρ± mesons) follow the rules of flavourless mesons, even if they aren't truly "flavourless".
  7. LHCb collaborators (2014): Observation of the resonant character of the Z(4430)− state

پانویس[ویرایش]

منابع[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

یافته‌های اخیر[ویرایش]

Mesons
Meson nonet - spin 0.svg
CompositionCompositeQuarks and antiquarks
StatisticsBosonic
InteractionsStrong, Weak, Electromagnetic and Gravity
TheorizedHideki Yukawa (1935)
Discovered1947
Types~140 (List)
MassFrom 134.9 eV/c2 (
π0
)
to 9.460 GeV/c2 (
ϒ
)
Electric charge−1 e, 0 e, +1 e
Spin0, 1

In particle physics, mesons (/ˈmzɒnz/ or /ˈmɛzɒnz/) are hadronic subatomic particles composed of one quark and one antiquark, bound together by strong interactions. Because mesons are composed of quark subparticles, they have physical size[further explanation needed], notably a diameter of roughly one femtometer,[1] which is about 1.2 times the size of a proton or neutron. All mesons are unstable, with the longest-lived lasting for only a few hundredths of a microsecond. Charged mesons decay (sometimes through mediating particles) to form electrons and neutrinos. Uncharged mesons may decay to photons. Both of these decays imply that color is no longer a property of the byproducts.

Outside the nucleus, mesons appear in nature only as short-lived products of very high-energy collisions between particles made of quarks, such as cosmic rays (high-energy protons and neutrons) and ordinary matter. Mesons are also frequently produced artificially in a cyclotron in the collisions of protons, antiprotons, or other particles.

Higher energy (more massive) mesons were created momentarily in the Big Bang, but are not thought to play a role in nature today. However, such heavy mesons are regularly created in particle accelerator experiments, in order to understand the nature of the heavier types of quark that compose the heavier mesons.

Mesons are part of the hadron particle family, and are defined simply as particles composed of an even number of quarks. The other members of the hadron family are the baryons: subatomic particles composed of odd numbers of valence quarks (at least 3), and some experiments show evidence of exotic mesons, which do not have the conventional valence quark content of two quarks (one quark and one antiquark), but 4 or more.

Because quarks have a spin of ​12, the difference in quark number between mesons and baryons results in conventional two-quark mesons being bosons, whereas baryons are fermions.

Each type of meson has a corresponding antiparticle (antimeson) in which quarks are replaced by their corresponding antiquarks and vice versa. For example, a positive pion (
π+
) is made of one up quark and one down antiquark; and its corresponding antiparticle, the negative pion (
π
), is made of one up antiquark and one down quark.

Because mesons are composed of quarks, they participate in both the weak and strong interactions. Mesons with net electric charge also participate in the electromagnetic interaction. Mesons are classified according to their quark content, total angular momentum, parity and various other properties, such as C-parity and G-parity. Although no meson is stable, those of lower mass are nonetheless more stable than the more massive, and hence are easier to observe and study in particle accelerators or in cosmic ray experiments. Mesons are also typically less massive than baryons, meaning that they are more easily produced in experiments, and thus exhibit certain higher-energy phenomena more readily than do baryons. For example, the charm quark was first seen in the J/Psi meson (
J/ψ
) in 1974,[2][3] and the bottom quark in the upsilon meson (
ϒ
) in 1977.[4]

History

From theoretical considerations, in 1934 Hideki Yukawa[5][6] predicted the existence and the approximate mass of the "meson" as the carrier of the nuclear force that holds atomic nuclei together. If there were no nuclear force, all nuclei with two or more protons would fly apart due to electromagnetic repulsion. Yukawa called his carrier particle the meson, from μέσος mesos, the Greek word for "intermediate", because its predicted mass was between that of the electron and that of the proton, which has about 1,836 times the mass of the electron. Yukawa had originally named his particle the "mesotron", but he was corrected by the physicist Werner Heisenberg (whose father was a professor of Greek at the University of Munich). Heisenberg pointed out that there is no "tr" in the Greek word "mesos".[7]

The first candidate for Yukawa's meson, now known in modern terminology as the muon, was discovered in 1936 by Carl David Anderson and others in the decay products of cosmic ray interactions. The mu meson had about the right mass to be Yukawa's carrier of the strong nuclear force, but over the course of the next decade, it became evident that it was not the right particle. It was eventually found that the "mu meson" did not participate in the strong nuclear interaction at all, but rather behaved like a heavy version of the electron, and was eventually classed as a lepton like the electron, rather than a meson. Physicists in making this choice decided that properties other than particle mass should control their classification.

There were years of delays in the subatomic particle research during World War II (1939–1945), with most physicists working in applied projects for wartime necessities. When the war ended in August 1945, many physicists gradually returned to peacetime research. The first true meson to be discovered was what would later be called the "pi meson" (or pion). This discovery was made in 1947, by Cecil Powell, César Lattes, and Giuseppe Occhialini, who were investigating cosmic ray products at the University of Bristol in England, based on photographic films placed in the Andes mountains. Some of those mesons had about the same mass as the already-known meson, yet seemed to decay into it, leading physicist Robert Marshak to hypothesize in 1947 that it was actually a new and different meson. Over the next few years, more experiments showed that the pion was indeed involved in strong interactions. The pion (as a virtual particle) is also believed to be the primary force carrier for the nuclear force in atomic nuclei. Other mesons, such as the virtual rho mesons are involved in mediating this force as well, but to a lesser extent. Following the discovery of the pion, Yukawa was awarded the 1949 Nobel Prize in Physics for his predictions.

In the past, the word meson was sometimes used to mean any force carrier, such as "the Z0 meson", which is involved in mediating the weak interaction.[8] However, this use has fallen out of favor, and mesons are now defined as particles composed of pairs of quarks and antiquarks.

Overview

Spin, orbital angular momentum, and total angular momentum

Spin (quantum number S) is a vector quantity that represents the "intrinsic" angular momentum of a particle. It comes in increments of ​12 ħ. The ħ is often dropped because it is the "fundamental" unit of spin, and it is implied that "spin 1" means "spin 1 ħ". (In some systems of natural units, ħ is chosen to be 1, and therefore does not appear in equations.)

Quarks are fermions—specifically in this case, particles having spin ​12 (S = ​12). Because spin projections vary in increments of 1 (that is 1 ħ), a single quark has a spin vector of length ​12, and has two spin projections (Sz = +​12 and Sz = −​12). Two quarks can have their spins aligned, in which case the two spin vectors add to make a vector of length S = 1 and three spin projections (Sz = +1, Sz = 0, and Sz = −1), called the spin-1 triplet. If two quarks have unaligned spins, the spin vectors add up to make a vector of length S = 0 and only one spin projection (Sz = 0), called the spin-0 singlet. Because mesons are made of one quark and one antiquark, they can be found in triplet and singlet spin states.

There is another quantity of quantized angular momentum, called the orbital angular momentum (quantum number L), that comes in increments of 1 ħ, which represent the angular momentum due to quarks orbiting around each other. The total angular momentum (quantum number J) of a particle is therefore the combination of intrinsic angular momentum (spin) and orbital angular momentum. It can take any value from J = |LS| to J = |L + S|, in increments of 1.

Meson angular momentum quantum numbers for L = 0, 1, 2, 3
S L J P
(See below)
JP
0 0 0 0
1 1 + 1+
2 2 2
3 3 + 3+
1 0 1 1
1 2, 1, 0 + 2+, 1+, 0+
2 3, 2, 1 3, 2, 1
3 4, 3, 2 + 4+, 3+, 2+

Particle physicists are most interested in mesons with no orbital angular momentum (L = 0), therefore the two groups of mesons most studied are the S = 1; L = 0 and S = 0; L = 0, which corresponds to J = 1 and J = 0, although they are not the only ones. It is also possible to obtain J = 1 particles from S = 0 and L = 1. How to distinguish between the S = 1, L = 0 and S = 0, L = 1 mesons is an active area of research in meson spectroscopy.[citation needed]

Parity

If the universe were reflected in a mirror, most of the laws of physics would be identical—things would behave the same way regardless of what we call "left" and what we call "right". This concept of mirror reflection is called parity (P). Gravity, the electromagnetic force, and the strong interaction all behave in the same way regardless of whether or not the universe is reflected in a mirror, and thus are said to conserve parity (P-symmetry). However, the weak interaction does distinguish "left" from "right", a phenomenon called parity violation (P-violation).

Based on this, one might think that, if the wavefunction for each particle (more precisely, the quantum field for each particle type) were simultaneously mirror-reversed, then the new set of wavefunctions would perfectly satisfy the laws of physics (apart from the weak interaction). It turns out that this is not quite true: In order for the equations to be satisfied, the wavefunctions of certain types of particles have to be multiplied by −1, in addition to being mirror-reversed. Such particle types are said to have negative or odd parity (P = −1, or alternatively P = −), whereas the other particles are said to have positive or even parity (P = +1, or alternatively P = +).

For mesons, the parity is related to the orbital angular momentum by the relation:[9]

where the L is a result of the parity of the corresponding spherical harmonic of the wavefunction. The "+ 1" comes from the fact that, according to the Dirac equation, a quark and an antiquark have opposite intrinsic parities. Therefore, the intrinsic parity of a meson is the product of the intrinsic parities of the quark (+1) and antiquark (−1). As these are different, their product is −1, and so it contributes the "+ 1" that appears in the exponent.

As a consequence, all mesons with no orbital angular momentum (L = 0) have odd parity (P = −1).

C-parity

C-parity is only defined for mesons that are their own antiparticle (i.e. neutral mesons). It represents whether or not the wavefunction of the meson remains the same under the interchange of their quark with their antiquark.[10] If

then, the meson is "C even" (C = +1). On the other hand, if

then the meson is "C odd" (C = −1).

C-parity rarely is studied on its own, but more commonly in combination with P-parity into CP-parity. CP-parity was thought to be conserved, but was later found to be violated in weak interactions.[11][12][13]

G-parity

G parity is a generalization of the C-parity. Instead of simply comparing the wavefunction after exchanging quarks and antiquarks, it compares the wavefunction after exchanging the meson for the corresponding antimeson, regardless of quark content.[14]

If

then, the meson is "G even" (G = +1). On the other hand, if

then the meson is "G odd" (G = −1).

Isospin and charge

Combinations of one u, d or s quarks and one u, d, or s antiquark in JP = 0 configuration form a nonet.
Combinations of one u, d or s quarks and one u, d, or s antiquark in JP = 1 configuration also form a nonet.

The concept of isospin was first proposed by Werner Heisenberg in 1932 to explain the similarities between protons and neutrons under the strong interaction.[15] Although they had different electric charges, their masses were so similar that physicists believed that they were actually the same particle. The different electric charges were explained as being the result of some unknown excitation similar to spin. This unknown excitation was later dubbed isospin by Eugene Wigner in 1937.[16] When the first mesons were discovered, they too were seen through the eyes of isospin and so the three pions were believed to be the same particle, but in different isospin states.

This belief lasted until Murray Gell-Mann proposed the quark model in 1964 (containing originally only the u, d, and s quarks).[17] The success of the isospin model is now understood to be the result of the similar masses of the u and d quarks. Because the u and d quarks have similar masses, particles made of the same number of them also have similar masses. The exact specific u and d quark composition determines the charge, because u quarks carry charge +​23 whereas d quarks carry charge −​13. For example, the three pions all have different charges (
π+
(
u

d
),
π0
(a quantum superposition of
u

u
and
d

d
states),
π
(
d

u
)), but have similar masses (c. 140 MeV/c2) as they are each made of a same number of total of up and down quarks and antiquarks. Under the isospin model, they were considered to be a single particle in different charged states.

The mathematics of isospin was modeled after that of spin. Isospin projections varied in increments of 1 just like those of spin, and to each projection was associated a "charged state". Because the "pion particle" had three "charged states", it was said to be of isospin I = 1. Its "charged states"
π+
,
π0
, and
π
, corresponded to the isospin projections I3 = +1, I3 = 0, and I3 = −1 respectively. Another example is the "rho particle", also with three charged states. Its "charged states"
ρ+
,
ρ0
, and
ρ
, corresponded to the isospin projections I3 = +1, I3 = 0, and I3 = −1 respectively. It was later noted that the isospin projections were related to the up and down quark content of particles by the relation

where the n's are the number of up and down quarks and antiquarks.

In the "isospin picture", the three pions and three rhos were thought to be the different states of two particles. However, in the quark model, the rhos are excited states of pions. Isospin, although conveying an inaccurate picture of things, is still used to classify hadrons, leading to unnatural and often confusing nomenclature. Because mesons are hadrons, the isospin classification is also used, with I3 = +​12 for up quarks and down antiquarks, and I3 = −​12 for up antiquarks and down quarks.

Flavour quantum numbers

The strangeness quantum number S (not to be confused with spin) was noticed to go up and down along with particle mass. The higher the mass, the lower the strangeness (the more s quarks). Particles could be described with isospin projections (related to charge) and strangeness (mass) (see the uds nonet figures). As other quarks were discovered, new quantum numbers were made to have similar description of udc and udb nonets. Because only the u and d mass are similar, this description of particle mass and charge in terms of isospin and flavour quantum numbers only works well for the nonets made of one u, one d and one other quark and breaks down for the other nonets (for example ucb nonet). If the quarks all had the same mass, their behaviour would be called symmetric, because they would all behave in exactly the same way with respect to the strong interaction. However, as quarks do not have the same mass, they do not interact in the same way (exactly like an electron placed in an electric field will accelerate more than a proton placed in the same field because of its lighter mass), and the symmetry is said to be broken.

It was noted that charge (Q) was related to the isospin projection (I3), the baryon number (B) and flavour quantum numbers (S, C, B′, T) by the Gell-Mann–Nishijima formula:[18]

where S, C, B′, and T represent the strangeness, charm, bottomness and topness flavour quantum numbers respectively. They are related to the number of strange, charm, bottom, and top quarks and antiquark according to the relations:

meaning that the Gell-Mann–Nishijima formula is equivalent to the expression of charge in terms of quark content:

Classification

Mesons are classified into groups according to their isospin (I), total angular momentum (J), parity (P), G-parity (G) or C-parity (C) when applicable, and quark (q) content. The rules for classification are defined by the Particle Data Group, and are rather convoluted.[19] The rules are presented below, in table form for simplicity.

Types of meson

Mesons are classified into types according to their spin configurations. Some specific configurations are given special names based on the mathematical properties of their spin configuration.

Types of mesons[20]
Type S L P J JP
Pseudoscalar meson 0 0 0 0
Pseudovector meson 0, 1 1 + 1 1+
Vector meson 1 0, 2 1 1
Scalar meson 0 1 + 0 0+
Tensor meson 1 1, 3 + 2 2+

Nomenclature

Flavourless mesons

Flavourless mesons are mesons made of pair of quark and antiquarks of the same flavour (all their flavour quantum numbers are zero: S = 0, C = 0, B = 0, T = 0).[21] The rules for flavourless mesons are:[19]

Nomenclature of flavourless mesons

q

q
content
J PC
I
0−+, 2−+, 4−+, ... 1+−, 3+−, 5+−, ... 1−−, 2−−, 3−−, ... 0++, 1++, 2++, ...

u

d



d

u
1
π+


π0


π
b+
b0
b

ρ+


ρ0


ρ
a+
a0
a
Mix of
u

u
,
d

d
,
s

s
0
η


η′
h
h′

ω


ϕ
f
f′

c

c
0
η
c
hc ψ†† χc

b

b
0
η
b
hb
ϒ
χb

t

t
0
η
t
ht
θ
χt

^ The C parity is only relevant to neutral mesons.
†† ^ For JPC=1−−, the ψ is called the
J/ψ

In addition:

  • When the spectroscopic state of the meson is known, it is added in parentheses.
  • When the spectroscopic state is unknown, mass (in MeV/c2) is added in parentheses.
  • When the meson is in its ground state, nothing is added in parentheses.

Flavoured mesons

Flavoured mesons are mesons made of pair of quark and antiquarks of different flavours. The rules are simpler in this case: the main symbol depends on the heavier quark, the superscript depends on the charge, and the subscript (if any) depends on the lighter quark. In table form, they are:[19]

Nomenclature of flavoured mesons
antiquark →
quark ↓
up down charm strange top bottom
up [21]
D0

K+

T0

B+
down [21]
D

K0

T

B0
charm
D0

D+

D+
s

T0
c

B+
c
strange
K

K0

D
s

T
s

B0
s
top
T0

T+

T0
c

T+
s

T+
b
bottom
B

B0

B
c

B0
s

T
b

In addition:

  • If JP is in the "normal series" (i.e., JP = 0+, 1, 2+, 3, ...), a superscript ∗ is added.
  • If the meson is not pseudoscalar (JP = 0) or vector (JP = 1), J is added as a subscript.
  • When the spectroscopic state of the meson is known, it is added in parentheses.
  • When the spectroscopic state is unknown, mass (in MeV/c2) is added in parentheses.
  • When the meson is in its ground state, nothing is added in parentheses.

Exotic mesons

There is experimental evidence for particles that are hadrons (i.e., are composed of quarks) and are color-neutral with zero baryon number, and thus by conventional definition are mesons. Yet, these particles do not consist of a single quark/antiquark pair, as all the other conventional mesons discussed above do. A tentative category for these particles is exotic mesons.

There are at least five exotic meson resonances that have been experimentally confirmed to exist by two or more independent experiments. The most statistically significant of these is the Z(4430), discovered by the Belle experiment in 2007 and confirmed by LHCb in 2014. It is a candidate for being a tetraquark: a particle composed of two quarks and two antiquarks.[22] See the main article above for other particle resonances that are candidates for being exotic mesons.

List

Pseudoscalar mesons

Pseudoscalar mesons
Particle name Particle
symbol
Antiparticle
symbol
Quark
content
Rest mass (MeV/c2) IG JPC S C B' Mean lifetime (s) Commonly decays to

(>5% of decays)

Pion[23]
π+

π

u

d
139.57018±0.00035 1 0 0 0 0 (2.6033±0.0005)×10−8
μ+
+
ν
μ
Pion[24]
π0
Self [a] 134.9766±0.0006 1 0−+ 0 0 0 (8.4±0.6)×10−17
γ
+
γ
Eta meson[25]
η
Self [a] 547.853±0.024 0+ 0−+ 0 0 0 (5.0±0.3)×10−19[b]
γ
+
γ
or

π0
+
π0
+
π0
or


π+
+
π0
+
π

Eta prime meson[26]
η′
(958)
Self [a] 957.66±0.24 0+ 0−+ 0 0 0 (3.2±0.2)×10−21[b]
π+
+
π
+
η
or

(
ρ0
+
γ
) / (
π+
+
π
+
γ
) or


π0
+
π0
+
η

Charmed eta meson[27]
η
c
(1S)
Self
c

c
2980.3±1.2 0+ 0−+ 0 0 0 (2.5±0.3)×10−23[b] See
η
c
decay modes
Bottom eta meson[28]
η
b
(1S)
Self
b

b
9300±40 0+ 0−+ 0 0 0 Unknown See
η
b
decay modes
Kaon[29]
K+

K

u

s
493.677±0.016 12 0 1 0 0 (1.2380±0.0021)×10−8
μ+
+
ν
μ
or


π+
+
π0
or


π0
+
e+
+
ν
e
or


π+
+
π0

Kaon[30]
K0

K0

d

s
497.614±0.024 12 0 1 0 0 [c] [c]
K-Short[31]
K0
S
Self [e] 497.614±0.024[d] 12 0 (*) 0 0 (8.953±0.005)×10−11
π+
+
π
or


π0
+
π0

K-Long[32]
K0
L
Self [e] 497.614±0.024[d] 12 0 (*) 0 0 (5.116±0.020)×10−8
π±
+
e
+
ν
e
or


π±
+
μ
+
ν
μ
or


π0
+
π0
+
π0
or


π+
+
π0
+
π

D meson[33]
D+

D

c

d
1869.62±0.20 12 0 0 +1 0 (1.040±0.007)×10−12 See
D+
decay modes
D meson[34]
D0

D0

c

u
1864.84±0.17 12 0 0 +1 0 (4.101±0.015)×10−13 See
D0
decay modes
strange D meson[35]
D+
s

D
s

c

s
1968.49±0.34 0 0 +1 +1 0 (5.00±0.07)×10−13 See
D+
s
decay modes
B meson[36]
B+

B

u

b
5279.15±0.31 12 0 0 0 +1 (1.638±0.011)×10−12 See
B+
decay modes
B meson[37]
B0

B0

d

b
5279.53±33 12 0 0 0 +1 (1.530±0.009)×10−12 See
B0
decay modes
Strange B meson[38]
B0
s

B0
s

s

b
5366.3±0.6 0 0 −1 0 +1 1.470+0.026
−0.027
×10−12
See
B0
s
decay modes
Charmed B meson[39]
B+
c

B
c

c

b
6276±4 0 0 0 +1 +1 (4.6±0.7)×10−13 See
B+
c
decay modes

[a] ^ Makeup inexact due to non-zero quark masses.
[b] ^ PDG reports the resonance width (Γ). Here the conversion τ = ​ħΓ is given instead.
[c] ^ Strong eigenstate. No definite lifetime (see kaon notes below)
[d] ^ The mass of the
K0
L
and
K0
S
are given as that of the
K0
. However, it is known that a difference between the masses of the
K0
L
and
K0
S
on the order of 2.2×10−11 MeV/c2 exists.[32]
[e] ^ Weak eigenstate. Makeup is missing small CP–violating term (see notes on neutral kaons below).

Vector mesons

Vector mesons
Particle name Particle
symbol
Antiparticle
symbol
Quark
content
Rest mass (MeV/c2) IG JPC S C B' Mean lifetime (s) Commonly decays to

(>5% of decays)

Charged rho meson[40]
ρ+
(770)

ρ
(770)

u

d
775.4±0.4 1+ 1 0 0 0 ~4.5×10−24[f][g]
π±
+
π0
Neutral rho meson[40]
ρ0
(770)
Self 775.49±0.34 1+ 1−− 0 0 0 ~4.5×10−24[f][g]
π+
+
π
Omega meson[41]
ω
(782)
Self 782.65±0.12 0 1−− 0 0 0 (7.75±0.07)×10−23[f]
π+
+
π0
+
π
or


π0
+
γ

Phi meson[42]
ϕ
(1020)
Self
s

s
1019.445±0.020 0 1−− 0 0 0 (1.55±0.01)×10−22[f]
K+
+
K
or


K0
S
+
K0
L
or

(
ρ
+
π
) / (
π+
+
π0
+
π
)
J/Psi[43]
J/ψ
Self
c

c
3096.916±0.011 0 1−− 0 0 0 (7.1±0.2)×10−21[f] See
J/ψ
(1S) decay modes
Upsilon meson[44]
ϒ
(1S)
Self
b

b
9460.30±0.26 0 1−− 0 0 0 (1.22±0.03)×10−20[f] See
ϒ
(1S) decay modes
Kaon[45]
K∗+

K∗−

u

s
891.66±0.026 12 1 1 0 0 ~7.35×10−20[f][g] See
K
(892) decay modes
Kaon[45]
K∗0

K∗0

d

s
896.00±0.025 12 1 1 0 0 (7.346±0.002)×10−20[f] See
K
(892) decay modes
D meson[46]
D∗+
(2010)

D∗−
(2010)

c

d
2010.27±0.17 12 1 0 +1 0 (6.9±1.9)×10−21[f]
D0
+
π+
or


D+
+
π0
D meson[47]
D∗0
(2007)

D∗0
(2007)

c

u
2006.97±0.19 12 1 0 +1 0 >3.1×10−22[f]
D0
+
π0
or


D0
+
γ
strange D meson[48]
D∗+
s

D∗−
s

c

s
2112.3±0.5 0 1 +1 +1 0 >3.4×10−22[f]
D∗+
+
γ
or


D∗+
+
π0
B meson[49]
B∗+

B∗−

u

b
5325.1±0.5 12 1 0 0 +1 Unknown
B+
+
γ
B meson[49]
B∗0

B∗0

d

b
5325.1±0.5 12 1 0 0 +1 Unknown
B0
+
γ
Strange B meson[50]
B∗0
s

B∗0
s

s

b
5412.8±1.3 0 1 −1 0 +1 Unknown
B0
s
+
γ
Charmed B meson
B∗+
c

B∗−
c

c

b
Unknown 0 1 0 +1 +1 Unknown Unknown

[f] ^ PDG reports the resonance width (Γ). Here the conversion τ = ​ħΓ is given instead.
[g] ^ The exact value depends on the method used. See the given reference for detail.

Notes on neutral kaons

There are two complications with neutral kaons:[11]

Note that these issues also exist in principle for other neutral flavored mesons; however, the weak eigenstates are considered separate particles only for kaons because of their dramatically different lifetimes.[11]

See also

Notes

  1. ^ D. Griffiths (2008)
  2. ^ J.J. Aubert et al. (1974)
  3. ^ J.E. Augustin et al. (1974)
  4. ^ S.W. Herb et al. (1977)
  5. ^ "Nobel Prize in Physics 1949". Presentation Speech. The Noble Foundation. 1949.
  6. ^ H. Yukawa, (1935)
  7. ^ G. Gamow, (1961)
  8. ^ J. Steinberger, (1998)
  9. ^ C. Amsler et al. (2008): Quark Model
  10. ^ M.S. Sozzi (2008b)
  11. ^ a b c J.W. Cronin (1980)
  12. ^ V.L. Fitch (1980)
  13. ^ M.S. Sozzi (2008c)
  14. ^ K. Gottfried, V.F. Weisskopf (1986)
  15. ^ W. Heisenberg (1932)
  16. ^ E. Wigner (1937)
  17. ^ M. Gell-Mann (1964)
  18. ^ S.S.M Wong (1998)
  19. ^ a b c C. Amsler et al. (2008): Naming scheme for hadrons
  20. ^ W.E. Burcham, M. Jobes (1995)
  21. ^ a b c For the purpose of nomenclature, the isospin projection I3 isn't considered a flavour quantum number. This means that the charged pion-like mesons (π±, a±, b±, and ρ± mesons) follow the rules of flavourless mesons, even if they aren't truly "flavourless".
  22. ^ LHCb collaborators (2014): Observation of the resonant character of the Z(4430)− state
  23. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    π±
  24. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    π0
  25. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    η
  26. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    η′
  27. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    η
    c
  28. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    η
    b
  29. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    K±
  30. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    K0
  31. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    K0
    S
  32. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    K0
    L
  33. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D±
  34. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D0
  35. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D±
    s
  36. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B±
  37. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B0
  38. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B0
    s
  39. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B±
    c
  40. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    ρ
  41. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    ω
    (782)
  42. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    ϕ
  43. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings – J/Ψ
  44. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    ϒ
    (1S)
  45. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    K
    (892)
  46. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D∗±
    (2010)
  47. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D∗0
    (2007)
  48. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    D∗±
    s
  49. ^ a b C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B
  50. ^ C. Amsler et al. (2008): Particle listings –
    B
    s

References

External links

Recent findings