Mezono

Reviziita versio de ĉi tiu paĝo, aprobita je 17 mar. 2013, estis bazita sur ĉi tiu versio.

Mezono (de greka μέσος — meza) estas forte interaganta bosono (hadrono) kun entjera spino. Laŭ norma modelo mezonoj estas komponitaj (nefundamentaj) elementaj partikloj el para nombro de kvarkoj kaj kontraŭkvarkoj. Antaŭ malkovro de tetrakvarkoj oni kredis ke ĉiuj mezonoj estas paroj el kvarko kaj kontraŭkvarko de sama kolorŝargo. Tetrakavrkoj, laŭ predikto, havas du tiajn parojn. Laŭ spino mezonoj disdividiĝas je pseŭdoskalaraj mezonoj (spino=0) kaj vektoraj mezonoj (spino=1). Ĉiuj mezonoj estas nestabilaj kaj plejparto de iliaj masoj estas energio de ligo.

Historio

Unue mezonojn oni prediktis kiel partiklojn, kiuj transdonas forton, kiu ligas protonojn kaj neŭtronojn en nukleo. La unua malkovrita partiklo de taŭga maso estas muono, kiun oni tiam nomis mu-mezono. Sed vere muono ne estas mezono, ĉar ĝi ne konsistas el kvarkoj kaj ne partoprenas en fortaj interagoj - do, ĝi estas leptono. Unua vera malkovrita mezono estas piono.

Por predikto de mezonoj Jukava Hideki ricevis Nobelpremion pri fiziko.

Nomenklaturo de mezonoj

Nuntempe ega plimulto de ĉiuj malkovritaj elementaj partikloj estas mezonoj. Pro tio necesas havi unuigitan sistemon de nomenklaturo, kiu helpu kategoriigi kaj sistemigi multegojn de mezonoj kaj iliaj statoj. Nomo de mezono estas farita je tia maniero, ke ĝi difinu ĝiajn bazajn ecojn. Laŭ ecoj de mezonoj oni povas krei precizan ĝian nomon kaj male. La nomenklaturo havas du manierojn depende de ĉu la mezono havas aromon.

Mezonoj sen aromoj

Mezonoj sen aromoj estas tiaj mezonoj, en kiuj ĉiuj aromaj kvantumaj nombroj) egalas al nulo. Do, ili estas variantoj de kvarkonio (paroj de kvarko kaj kontraŭkvarko de sama kolorŝargo) aŭ de iliaj linearaj kombinoj.

En tiuj okazoj nomo de mezono estas difinita far ĝia spino S kaj orbitala kvantuma nombro L. Ĉar mezonoj konsistas el paroj de kvarkoj kun spino s=1/2, suma spino povas esti aŭ S=1 (paralelaj spinoj) aŭ S=1 (kontraŭparalelaj spinoj). Orbitala nombro L aperas pro rotacio de unu kvarko ĉirkaŭ la alia. Plej ofte pli granda orbitala momanto signifas pli grandan mason de partiklo.

Tiuj du kvantumaj nombroj difinas parecon P kaj ŝargparecon C de mezono:

P = (−1)^L+1

C = (−1)^L+S

Krome, L kaj S difinas plenan angulmomanton J, kiu povas havi entjerajn valorojn inter |L−S| kaj L+S. Ĉiuj eblaj kombinaĵoj estas priskribeblaj per simbolo de termo - ^2S+1L_J (por L anstataŭ nombron oni uzas literkodon) - kaj simbolo J^PC.

Eblaj kombinaĵoj kaj respondaj markigoj de mezonoj estas en jena tabelo:

	J^PC =	(0, 2…)^{− +}	(1, 3…)^{+ −}	(1,2…)^{− −}	(0, 1…)^{+ +}
Kvarka enhavo	^2S+1L_J = ^*	¹(S, D…)_J	¹(P, F…)_J	³(S, D…)_J	³(P, F…)_J
$u{\bar {d}}{\mbox{, }}u{\bar {u}}-d{\bar {d}}{\mbox{, }}d{\bar {u}}$ ^†	I = 1	π	b	ρ	a
$u{\bar {u}}+d{\bar {d}}{\mbox{, }}s{\bar {s}}$ ^‡	I = 0	η, η’	h, h’	$\phi \,\!$ , ω	f, f’
$c{\bar {c}}$	I = 0	η_c	h_c	ψ ^•	χ_c
$b{\bar {b}}$	I = 0	η_b	h_b	Υ ^**	χ_b

Notoj:

^* Kelkaj kombinaĵoj ne povas ekzisti: 0^{− −}, 0^{+ −}, 1^{− +}, 2^{+ −}, 3^{− +}…

^† Unua vico formas triopojn laŭ izotopa spino: π⁻, π⁰, π⁺ etc.

^‡ Dua vico havas parojn de partikloj: φ estas stato de

s{\bar {s}}

, kaj ω — stato de

u{\bar {u}}+d{\bar {d}}

. En aliaj okazoj preciza enhavo nesciatas, do oni uzas strekon pod apartigo de du formoj.

^• Tradicie, 1³S₁ formo de ψ nomiĝas J/ψ

^** Tio ĉi estas majuskla upsilono, ne ipsilono

Normalaj spin-paraj vicoj estas vicoj de mezonoj kun P=(−1)^J. en normala vico S=1 kaj do PC=+1 (t.e., P= 'C). Tio respondas al kelkaj triopaj statoj (en du lastaj kolumnoj).

Ĉar laŭ tiu ĉi sistemo kelkaj el simboloj povas signifi na pli ol unu partikloj, estas aldonaj reguloj:

Partikloj kun J^P = 0⁻ estas konataj kiel pseŭdoskalaroj kaj kun J^P = 1⁻ kiel vektoroj. Por ĉiuj aliaj partikloj J aldoniĝas kiel suba signo: a₀, a₁, χ_c1 ktp.
Por plimulto el ψ, Υ kaj χ statoj oni aldonas spektroskopan informon kiel: Υ(1S), Υ(2S) ktp. En tiuj markoj la nombro estas ĉefa kvantuma nombro kaj la litero signifas spektroskopan valoron de L. Krome, na J oni skribas kiel suba signo, kiam tio necesas: χ_b2(1P). Se spektroskopa informo estas neakirebla, anstataŭe oni skribas mason en MeV: Υ(9460)
En tiu skemo oni ne apartigas pure kvarkajn statojn de gluonio. Gluoniaj statoj uzas saman sistemon de nomenklaturo.
Ekzotaj mezonoj kun "malpermesitaj" aroj de kvantumaj nombroj J^PC = 0^{− −}, 0^{+ −}, 1^{− +}, 2^{+ −}, 3^{− +} ktp. uzas samajn simbolojn kiel normalaj mezonoj kun samaj J^P, sed J estas aldonata kiel suba signo. Mezinoj kun izotopa spino I=0 kaj J^PC = 1^{− +} markiĝas kiel ω₁. Partikloj kun nekonataj kvantumaj nombroj markiĝas kiel X kaj maso en parentezoj.

Mezonoj kun aromoj

Por mezonoj kun aromoj nomenklatura skemo estas pli simpla.

1. La nomo de mezono devenas de pli peza el du kvarkoj. Kavrkoj ordiĝas de plej peza al multepeza jene: t > b > c > s > d > u. La u kaj d kvarkoj ne havas aromon kaj ne influas la nomon. La t-kvarko estas neniam trovita en mezonoj, sed la simbolo por t-mezonoj estas rezervita por okazo se oni eventuale trovos tian partiklon.

kvarko	simbolo	kvarko	simbolo
c	D	t	T
s	${\bar {K}}$	b	${\bar {B}}$

Oni notu, ke por kvarkoj s kaj b oni uzas simbolon de kontraŭpartiklo. Tio okazas pro konsento ke ŝargo de aromo kaj elektra ŝargo ĉiam havu saman signon (t.e. estu aŭ pozitivaj, aŭ negativaj). Samo aplikas al tria komponanto de izotopa spino: u-kvarko havas pozitivajn I₃ kaj la ŝargo, kaj d-kvarko negativajn I₃ kaj ŝargo. Rezulte, ĉiu aromo de ŝargita mezono havas saman signon kiel ĝia elektroŝargo.

2. Se la dua kvarko ankaŭ havas aromon (t.e. estas iu krom u kaj d), ĝi estas skribita kiel suba signo (s, c aŭ b, teorie ankaŭ t).

3. Se la mezono apartenas al normala spin-para vico, t.e. J^{P = 0⁺, 1⁻, 2⁺ ktp, aldoniĝas supra indekso «*»}

4. Por mezonoj, kiuj ne estas nek pseŭdoskalaroj (0⁻) nek vektoroj (1⁻), J aldoniĝas kiel suba signo/

Do, variantoj de partiklaj nomoj estas:

Kvarkoj	Izotopa spino	J^P = 0⁻, 1⁺, 2⁻…	J^P = 0⁺, 1⁻, 2⁺…
${\bar {s}}u,\ {\bar {s}}d$	1/2	$K_{J}$ ^†	$K_{J}^{*}$
$c{\bar {u}},\ c{\bar {d}}$	1/2	$D_{J}$	$D_{J}^{*}$
$c{\bar {s}}$	0	$D_{sJ}$	$D_{sJ}^{*}$
${\bar {b}}u,\ {\bar {b}}d$	1/2	$B_{J}$	$B_{J}^{*}$
${\bar {b}}s$	0	$B_{sJ}$	$B_{sJ}^{*}$
${\bar {b}}c$	0	$B_{cJ}$	$B_{cJ}^{*}$

† J ne skribiĝas ĉe 0⁻ kaj 1⁻

Iam okazas tiel, ke la partikloj miksiĝas kaj pro tio aperas novaj variantoj. Ekzemple, neŭtrala kaono $K^{0}\,({\bar {s}}d)$ kaj ĝia kontraŭpartiklo ${\bar {K}}^{0}\,(s{\bar {d}})$ povas krei simetrian kaj kontraŭsimetrian kombinon, kaj tiel aperas du novaj partikloj - longviva kaj kurtviva neŭtrala kaonoj $K_{S}^{0}={\begin{matrix}{{\sqrt {2}} \over 2}\end{matrix}}(K^{0}-{\bar {K}}^{0}),\;K_{L}^{0}={\begin{matrix}{{\sqrt {2}} \over 2}\end{matrix}}(K^{0}+{\bar {K}}^{0})$ .

Kelkaj ekzemploj de mezonoj

Ekzemploj de kelkaj tipoj de mezonoj
Partiklo	Signo	kontraŭpartiklo	Enhavo	Kvietmaso MeV/c²	S	C	B	vivdaŭro sek
Piono	π⁺	π^-	$\mathrm {u{\bar {d}}}$	139.6	0	0	0	2.60×10^-8
Piono	π⁰	←	$\mathrm {\frac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$	135.0	0	0	0	0.84×10^-16
Kaono	K⁺	K^-	$\mathrm {u{\bar {s}}}$	493.7	+1	0	0	1.24×10^-8
	$\mathrm {K_{S}^{0}}$	$\mathrm {K_{S}^{0}}$	$\mathrm {\frac {d{\bar {s}}-s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$	497.7	+1	0	0	0.89×10^-10
	$\mathrm {K_{L}^{0}}$	$\mathrm {K_{L}^{0}}$	$\mathrm {\frac {d{\bar {s}}+s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}$	497.7	+1	0	0	5.2×10^-8
Eta-mezono	η⁰	←	$\mathrm {\frac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}{\sqrt {6}}}$	547.8	0	0	0	0.5×10^-18
Roto-mezono	ρ⁺	ρ^-	$\mathrm {u{\bar {d}}}$	776	0	0	0	0.4×10^-23
Fi-mezono	φ	←	$\mathrm {s{\bar {s}}}$	1019	0	0	0	16×10^-23
D-mezono	D⁺	D^-	$\mathrm {c{\bar {d}}}$	1869	0	+1	0	10.6×10^-13
	D⁰	$\mathrm {\bar {D^{0}}}$	$\mathrm {c{\bar {u}}}$	1865	0	+1	0	4.1×10^-13
	$\mathrm {D_{S}^{+}}$	$\mathrm {D_{S}^{-}}$	$\mathrm {c{\bar {s}}}$	1968	+1	+1	0	4.9×10^-13
J/Psi	J/ψ	←	$\mathrm {c{\bar {c}}}$	3096.9	0	0	0	7.2×10^-21
B-mezono	B^-	B⁺	$\mathrm {b{\bar {u}}}$	5279	0	0	−1	1.7×10^-12
B-mezono	B⁰	$\mathrm {\bar {B^{0}}}$	$\mathrm {d{\bar {b}}}$	5279	0	0	−1	1.5×10^-12
Upsilon-mezono	Υ	←	$\mathrm {b{\bar {b}}}$	9460	0	0	0	1.3×10^-20