Mesones eta y eta prime

Mesones eta y eta prime

Composición	η  : ≈ ${\textstyle \mathrm {\frac {1}{\sqrt {6}}} \left(u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}\right)}$ η ′  : ≈ ${\textstyle \mathrm {\frac {1}{\sqrt {3}}} \left(u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}\right)}$
Estadísticas	Bosónico
Familia	Mesones
Interacciones	Fuerte , débil , gravitación , electromagnético
Símbolo	η , η ′
Antipartícula	Uno mismo
Descubierto	Aihud Pevsner y col. (1961)
Tipos	2
Masa	η  : 547,862 ± 0,018  MeV / c 2 [1] η ′  : 957,78 ± 0,06 MeV / c 2 [1]
Vida media	η : (5,0 ± 0,3) × 10 -19  s , η ′ : (3,2 ± 0,2) × 10 −21  s
Decae en	η  : γ + γ o π0 + π0 + π0 o π+ + π0 + π- η ′  : π+ + π- + η o ( ρ0 + γ ) / ( π+ + π- + γ ) o π0 + π0 + γ
Carga eléctrica	0  e
Vuelta	0
Isospin	0
Hipercarga	0
Paridad	-1
Paridad C	+1

El eta (
η
) y el mesón eta prime (
η ′
) son mesones isosinglet formados por una mezcla de quarks up , down y extraños y sus antiquarks . El mesón eta Charmed (
η
_C) y el mesón eta inferior (
η
_B) son formas similares de quarkonium ; tienen el mismo giro y paridad que el (ligero)
η
definidos, pero están hechos de quarks de encanto y quarks de fondo, respectivamente. El quark top es demasiado pesado para formar un mesón similar, debido a su desintegración muy rápida.

General

El eta fue descubierto en colisiones pión - nucleón en Bevatron en 1961 por A. Pevsner et al . en un momento en que la propuesta de la Óctuple Vía conducía a predicciones y descubrimientos de nuevas partículas a partir de consideraciones de simetría. ^[2]

La diferencia entre la masa del
η
y el del
η ′
es más grande de lo que el modelo de quark puede explicar naturalmente. Este “acertijo η – η ′” puede resolverse ^{[3] [4] [5]} mediante el mecanismo de instanton 't Hooft , ^[6] cuya realización 1 ⁄ N también se conoce como mecanismo Witten-Veneziano . ^{[7] [8]} Específicamente, en QCD, la masa más alta de la
η ′
es muy significativo, ya que está asociado con la simetría clásica axial U _A (1), que se rompe explícitamente a través de la anomalía quiral en la cuantificación; así, aunque el "protegido"
η
la masa es pequeña, la
η ′
no es.

Composición de quarks

El
η
las partículas pertenecen al "pseudo-escalar" ninguno de los mesones que tienen spin J = 0 y paridad negativa , ^{[9] [10]} y
η
y
η ′
tienen cero isospín total , I y cero extrañeza e hipercarga . Cada quark que aparece en un
η
La partícula está acompañada por su antiquark, por lo tanto, todos los números cuánticos principales son cero, y la partícula en general es "sin sabor" .

El básico SU (3) simetría teoría de quarks para los tres quarks más ligeros, que sólo tiene en cuenta la fuerza fuerte , predice partículas correspondientes

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

y

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

Los subíndices son etiquetas que se refieren al hecho de que η ₁ pertenece a un singlete (que es completamente antisimétrico) y η ₈ es parte de un octeto. Sin embargo, la interacción electrodébil , que puede transformar un sabor de quark en otro, provoca una pequeña pero significativa cantidad de " mezcla " de los estados propios (con un ángulo de mezcla θ _P  = −11,5 °), ^{[11] de} modo que la composición real del quark es una combinación lineal de estas fórmulas. Eso es:

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

El nombre cancelado
η
se refiere a la partícula real que se observa realmente y que está cerca de η ₈ . El
η ′
es la partícula observada cercana a η ₁ . ^[10]

El
η
y
η ′
Las partículas están estrechamente relacionadas con el pión neutro más conocido. π0, donde

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

De hecho,
π⁰
, η ₁ y η ₈ son tres combinaciones lineales mutuamente ortogonales de los pares de quarks
tu

tu
,
D

D
, y
s

s
; están en el centro del nulo pseudoescalar de mesones ^{[9] [10]} con todos los números cuánticos principales iguales a cero.

η ′ mesón

El mesón η ′ (
η ′
) es un singlete SU (3) de sabor, a diferencia del
η
. Es una superposición diferente de los mismos quarks que el mesón eta (
η
), como se describió anteriormente, y tiene una masa más alta, un estado de desintegración diferente y una vida útil más corta.

Fundamentalmente, resulta de la descomposición de la suma directa de la simetría de sabor SU (3) aproximada entre los 3 quarks más ligeros, ${\displaystyle \mathbb {3} \times {\bar {\mathbb {3} }}=\mathbb {1} +\mathbb {8} }$, donde 1 corresponde a η ₁ antes de que se produzca una mezcla ligera de quarks
η ′
.

Ver también

• Lista de mesones
• Grupo unitario especial

Referencias

1. Mesones ligeros sin sabor como aparecen en Olive, KA; et al. ( PDG ) (2014). "Revisión de la física de partículas". Física C china . 38 (9): 090001. arXiv : 1412.1408 . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 38/9/090001 .
2. Kupść, A. (2007). "¿Qué es interesante en
   η
   y
   η ′
   Meson Decays? ". AIP Conference Proceedings . 950 : 165-179. ArXiv : 0709.0603 . Bibcode : 2007AIPC..950..165K . Doi : 10.1063 / 1.2819029 .
3. Del Debbio, L .; Giusti, L .; Pica, C. (2005). "Susceptibilidad topológica en la teoría del calibre SU (3)". Cartas de revisión física . 94 (3): 032003. arXiv : hep-th / 0407052 . Código Bibliográfico : 2005PhRvL..94c2003D . doi : 10.1103 / PhysRevLett.94.032003 . PMID 15698253 . 
4. Lüscher, M .; Palombi, F. (2010). "Universalidad de la susceptibilidad topológica en la teoría del gauge SU (3)". Revista de Física de Altas Energías . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Código bibliográfico : 2010JHEP ... 09..110L . doi : 10.1007 / JHEP09 (2010) 110 .
5. Cè, M .; Consonni, C .; Engel, G .; Giusti, L. (2014). Prueba del mecanismo de Witten-Veneziano con el gradiente de flujo de Yang-Mills en la red . 32º Simposio Internacional de Teoría de Campos de Celosía. arXiv : 1410.8358 . Código bibliográfico : 2014arXiv1410.8358C .
6. 't Hooft, G. (1976). "Simetría rompiendo anomalías de Bell-Jackiw". Cartas de revisión física . 37 (1): 8-11. Código Bibliográfico : 1976PhRvL..37 .... 8T . doi : 10.1103 / PhysRevLett.37.8 .
7. Witten, E. (1979). "Teoremas de álgebra actuales para el" bosón de Goldstone "U (1) " ". Física B nuclear . 156 (2): 269–283. Código Bibliográfico : 1979NuPhB.156..269W . doi : 10.1016 / 0550-3213 (79) 90031-2 .
8. Veneziano, G. (1979). "U (1) sin instantons" . Física B nuclear . 159 (1–2): 213–224. Código Bibliográfico : 1979NuPhB.159..213V . doi : 10.1016 / 0550-3213 (79) 90332-8 .
9. El artículo del mesón de Wikipedia describe el nulo pseudoescalar de mesones SU (3) que incluye
   η
   y
   η ′
   .
10. Jones, HF (1998). Grupos, Representaciones y Física . Publicación de IOP . ISBN 978-0-7503-0504-4. La página 150 describe el nulo pseudoescalar SU (3) de mesones que incluye
    η
    y
    η ′
    . La página 154 define η ₁ y η ₈ y explica la mezcla (que conduce a
    η
    y
    η ′
    ).
11. Revisión del modelo de Quark según aparece en Beringer, J .; et al. ( PDG ) (2012). "Revisión de la física de partículas" (PDF) . Physical Review D . 86 (1): 010001. Código bibliográfico : 2012PhRvD..86a0001B . doi : 10.1103 / PhysRevD.86.010001 .

Enlaces externos

• Resúmenes de mesones Eta y Eta ' en el Grupo de datos de partículas