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Articulo de referencia

Mesones eta y eta primo

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El mesón eta ( η ) y el mesón eta primo ( η ′ ) son mesones isosinglete formados por una mezcla de quarks up , down y strange y sus antiquarks . El mesón eta encantado ( η )c ) ymesón eta inferior(ηb ) son formas similares dequarkonio; tienen el mismoespínyparidadη(ligero)definido, pero están formados porquarks encantoyquarks fondo,respectivamente. Elquark cimaes demasiado pesado para formar un mesón similar, debido a su desintegración muy rápida.

General

El eta fue descubierto en colisiones pion - nucleón en el Bevatron en 1961 por Aihud Pevsner et al. en un momento en que la propuesta de la vía óctuple estaba llevando a predicciones y descubrimientos de nuevas partículas a partir de consideraciones de simetría. [ 2 ]

La diferencia entre la masa del η y la del η ′ es mayor de lo que el modelo de quarks puede explicar naturalmente. Este " rompecabezas η – η ′ " puede resolverse [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] mediante el mecanismo de instantón de  't Hooft (propuesto por Gerard 't Hooft en 1976), [ 6 ] cuya realización ⁠ 1 / N ⁠ también se conoce como el mecanismo de Witten-Veneziano . El mecanismo recibe su nombre de Edward Witten y Gabriele Veneziano , quienes publicaron independientemente en 1979. [ 7 ] [ 8 ] Específicamente, en QCD, la mayor masa del η ′ es muy significativa, ya que está asociada con la simetría clásica axial U A (1), que se rompe explícitamente a través de la anomalía quiral en la cuantización; por lo tanto, aunque la masa "protegida" del η es pequeña, la del η ′ no lo es.

Composición de quarks

Las partículas η pertenecen al noneto "pseudoescalar" de mesones que tienen espín J = 0 y paridad negativa , [ 9 ] [ 10 ] y η y η ′ tienen isospín total cero , I , y extrañeza cero , e hipercarga . Cada quark que aparece en una partícula η está acompañado por su antiquark, por lo tanto todos los números cuánticos principales son cero, y la partícula en general es "sin sabor" .

La teoría básica de simetría SU(3) de los quarks para los tres quarks más ligeros, que solo tiene en cuenta la fuerza fuerte , predice partículas correspondientes.

η1=13(tútú¯+dd¯+ss¯) ,{\displaystyle \mathrm {\eta } _{1}={\frac {1}{\sqrt {3}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}} \right)~,}

y

η8=16(tútú¯+dd¯−2ss¯) .{\displaystyle \mathrm {\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, causa una pequeña pero significativa cantidad de " mezcla " de los autoestados (con un ángulo de mezcla θ P = −11,5° ), [ 11 ] de modo que la composición real de quarks es una combinación lineal de estas fórmulas. Es decir:

(porque⁡θPAG−pecado⁡θPAGpecado⁡θPAG  porque⁡θPAG)(η8η1)=(ηη′) .{\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}\mathrm {\eta } _{8}\\\mathrm {\eta } _{1}\end{array}}\right)=\left({\begin{array}{c}\mathrm {\eta } \\\mathrm {\eta '} \end{array}}\right)~.}

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

Las partículas η y η ′ están estrechamente relacionadas con el pión neutro π 0, mejor conocido ., dónde

π0=12(tútú¯−dd¯) .{\displaystyle \mathrm {\pi } ^{0}={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(\mathrm {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}} \right)~.}

De hecho, π 0, η 1 , y η 8 son tres combinaciones lineales mutuamente ortogonales de los pares de quarks u u , d d , y s s ; están en el centro del noneto pseudoescalar de mesones [ 9 ] [ 10 ] con todos los números cuánticos principales iguales a cero.

mesón η′

El mesón eta primo ( 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 mayor, un estado de desintegración diferente y una vida media más corta.

Fundamentalmente, resulta de la descomposición de suma directa de la simetría de sabor SU(3) aproximada entre los tres quarks más ligeros, 3 × 3 = 1 + 8 , donde 1 corresponde a η 1 antes de que una ligera mezcla de quarks produzca η ′ .

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Mesones ligeros sin sabor como aparecen en Olive, KA; et al. ( PDG ) (2014). "Revisión de física de partículas". Chinese Physics C . 38 (9) 090001. Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . doi : 10.1088/1674-1137/38/9/090001 . hdl : 2078.1/154339 . S2CID 118395784 . 
  2. ↑ Kupść, A. (2007). "¿Qué es interesante en las desintegraciones de mesones η y η ′ ?". AIP Conference Proceedings . 950 : 165– 179. arXiv : 0709.0603 . Bibcode : 2007AIPC..950..165K . doi : 10.1063/1.2819029 . S2CID 15930194 . 
  3. ↑ Del Debbio, L.; Giusti, L.; Pica, C. (2005). "Susceptibilidad topológica en la teoría de gauge SU(3)". Physical Review Letters . 94 (3) 032003. arXiv : hep-th/0407052 . Bibcode : 2005PhRvL..94c2003D . doi : 10.1103/PhysRevLett.94.032003 . PMID 15698253 . S2CID 930312 .  
  4. ↑ Lüscher, M.; Palombi, F. (2010). "Universalidad de la susceptibilidad topológica en la teoría de gauge SU(3)". Journal of High Energy Physics . 2010 (9): 110. arXiv : 1008.0732 . Bibcode : 2010JHEP...09..110L . doi : 10.1007/JHEP09(2010)110 . S2CID 119213800 . 
  5. ↑ Cè, M.; Consonni, C.; Engel, G.; Giusti, L. (2014). Prueba del mecanismo de Witten-Veneziano con el flujo de gradiente de Yang-Mills en la red . 32º Simposio Internacional sobre Teoría de Campos en Redes. arXiv : 1410.8358 . Bibcode : 2014arXiv1410.8358C .
  6. ↑ 't Hooft, G. (1976). "Simetría que rompe las anomalías de Bell-Jackiw". Physical Review Letters . 37 (1): 8– 11. Bibcode : 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 Nuclear B . 156 (2): 269– 283. Bibcode : 1979NuPhB.156..269W . doi : 10.1016/0550-3213(79)90031-2 .
  8. ↑ Veneziano, G. (1979). "U(1) sin instantones" . Nuclear Physics B. 159 ( 1–2 ) : 213–224 . Bibcode : 1979NuPhB.159..213V . doi : 10.1016/0550-3213(79)90332-8 .
  9. ^ El artículo sobre mesones de Wikipedia describe el noneto pseudoescalar SU(3) de mesones que incluyen η y η ′ .
  10. 1 2 3 Jones, HF (1998). Grupos, representaciones y física . IOP Publishing . ISBN 978-0-7503-0504-4.La página 150 describe el noneto pseudoescalar SU(3) de mesones que incluye η y η ′ . La página 154 define η 1 y η 8 y explica la mezcla (que lleva a η y η ′ ).
  11. ↑ Revisión del modelo de quarks tal como aparece en Beringer, J.; et al. ( PDG ) (2012). "Revisión de física de partículas" (PDF) . Physical Review D . 86 (1) 010001. Bibcode : 2012PhRvD..86a0001B . doi : 10.1103/PhysRevD.86.010001 .
  • Resúmenes de los mesones Eta y Eta' en el Grupo de Datos de Partículas