Hadrón exótico
Los hadrones exóticos son partículas subatómicas compuestas de quarks y gluones , pero que, a diferencia de los hadrones "bien conocidos" como protones , neutrones y mesones , constan de más de tres quarks de valencia . Por el contrario, los hadrones "ordinarios" contienen solo dos o tres quarks. Los hadrones con contenido explícito de gluones de valencia también se considerarían exóticos. [1] En teoría, no hay límite en el número de quarks en un hadrón, siempre que la carga de color del hadrón sea blanca o de color neutro. [2]
De acuerdo con los hadrones ordinarios, los hadrones exóticos se clasifican como fermiones , como bariones ordinarios, o bosones , como mesones ordinarios. Según este esquema de clasificación, los pentaquarks , que contienen cinco quarks de valencia, son bariones exóticos, mientras que los tetraquarks (cuatro quarks de valencia) y los hexaquarks (seis quarks, que consisten en un dibaryon o tres pares de quark-antiquark) se considerarían mesones exóticos . Se cree que se han observado y se están investigando partículas de tetraquark y pentaquark; Los hexaquarks aún no se han confirmado según lo observado.
Los hadrones exóticos se pueden buscar buscando polos de matriz S con números cuánticos prohibidos para los hadrones ordinarios. Las firmas experimentales de hadrones tan exóticos se han visto al menos en 2003 [3] [4], pero siguen siendo un tema de controversia en la física de partículas .
Jaffe y Low [5] sugirieron que los hadrones exóticos se manifiestan como polos de la matriz P y no de la matriz S. Experimentales P-matriz polos se determinan de forma fiable, tanto en los canales de mesón-mesón y nucleón-nucleón canales .
Historia
Cuando el modelo de quarks fue postulado por primera vez por Murray Gell-Mann y otros en la década de 1960, fue para organizar los estados que se sabía que existían en ese momento de una manera significativa. A medida que la cromodinámica cuántica (QCD) se desarrolló durante la siguiente década, se hizo evidente que no había ninguna razón por la que solo pudieran existir combinaciones de tres quarks y quark-antiquark. De hecho, el artículo original de 1964 de Gell-Mann alude a la posibilidad de hadrones exóticos y clasifica los hadrones en bariones y mesones dependiendo de si tienen un número impar (barión) o par (mesón) de quarks de valencia. [6] Además, parecía que los gluones, las partículas mediadoras de la interacción fuerte, también podrían formar estados ligados por sí mismos ( bolas de pegamento ) y con quarks (hadrones híbridos ). Han pasado varias décadas sin evidencia concluyente de un hadrón exótico que pudiera estar asociado con el polo de la matriz S.
En abril de 2014, la colaboración LHCb confirmó la existencia del Z (4430) - , descubierto por el experimento de Belle , y demostró que debe tener un contenido mínimo de quarks de c c d u . [7]
En julio de 2015, LHCb anunció el descubrimiento de dos partículas, llamadas P+
c(4380) y P+
c(4450) , que debe tener un contenido mínimo quark c c uud , haciéndolos pentaquarks . [8]
Candidatos
Hay varios candidatos a hadrones exóticos:
- X (3872) - Descubierta por el detector Belle en KEK en Japón, esta partícula ha sido hipotetizada de diversas formas como diquark o una molécula mesónica.
- Y (3940) - Esta partícula no encaja en el espectro de Charmonium predicho por los teóricos.
- Y (4140) - Descubierto por CDF Fermilab en marzo de 2009 universetoday27394
- Y (4260) - Descubierta por el detector BaBar en SLAC en Menlo Park , California , se supone que esta partícula está formada por un gluón unido a un quark y un antiquark.
- Zc (3900) - Descubierto por Belle y BES III
- Z (4430) - Descubierto por Belle y luego confirmado por LHCb con 13.9σ significado arXiv: 1404.1903v1
- X (4274) - Observado por LHCb en CERN arXiv: 1606.03179
- X (4500) - Observado por LHCb en CERN arXiv: 1606.03179
- X (4700) - Observado por LHCb en CERN arXiv: 1606.03179
- X (6900) - Observado por LHCb en CERN arXiv: 2006.16957
Ver también
- Materia exótica
- Mesón exótico
- Barión exótico
- Tetraquark
- Pentaquark
- Hexaquark
Notas
- ↑ Close, FE (1988). "Hadrones gluónicos". Informes sobre avances en física . 51 (6): 833–882. Código Bibliográfico : 1988RPPh ... 51..833C . doi : 10.1088 / 0034-4885 / 51/6/002 .
- ^ Belz, J. y col. (Colaboración BNL-E888) (1996). "Búsqueda de la desintegración débil de un dibaryon H". Cartas de revisión física . 76 (18): 3277–3280. arXiv : hep-ex / 9603002 . Código Bibliográfico : 1996PhRvL..76.3277B . doi : 10.1103 / PhysRevLett.76.3277 . PMID 10060926 . S2CID 15729745 .
La teoría de la cromodinámica cuántica no impone ninguna limitación específica sobre el número de quarks que componen los hadrones, aparte de que forman estados singlete de color.
CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ^ Ver Tetraquark
- ^ "Nota sobre mesones qbar no q" (PDF) . Journal of Physics, G . 33 : 1. 2006.
- ^ Jaffe, RL ; Bajo, FE (1979). "Conexión entre los estados propios del modelo de quark y la dispersión de baja energía". Physical Review D . 19 : 2105. doi : 10.1103 / PhysRevD.19.2105 .
- ^ Gell-Mann, M. (1964). "Un modelo esquemático de bariones y mesones". Letras de física . 8 (3): 214–215. Código bibliográfico : 1964PhL ..... 8..214G . doi : 10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3 .
- ^ Colaboración LHCb (7 de abril de 2014). "Observación del carácter de resonancia de la Z (4430) - Estado". Cartas de revisión física . 112 (22): 222002. arXiv : 1404.1903 . Código Bibliográfico : 2014PhRvL.112v2002A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.112.222002 . PMID 24949760 . S2CID 904429 .
- ^ Aaij, R., et al. (Colaboración LHCb) (2015). "Observación de resonancias J / ψp consistentes con estados de pentaquark en Λ0
b→ J / ψK - . P desintegraciones" Physical Review Letters . 115 (7): 072001. arXiv : 1507.03414 . Bibcode : 2015PhRvL.115g2001A . Doi : 10.1103 / PhysRevLett.115.072001 . PMID 26317714 . S2CID 119.204.136 .
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