МЕЗО́НЫ

МЕЗО́НЫ, ад­ро­ны, не об­ла­даю­щие ба­ри­он­ным чис­лом и имею­щие це­ло­чис­лен­ный спин. Леп­тон­ные чис­ла M., как и всех ад­ро­нов, рав­ны ну­лю. Назв. «М.» про­ис­хо­дит от греч. μέσος – сред­ний, про­ме­жу­точ­ный; это свя­за­но с тем, что мас­са пер­вых об­на­ру­жен­ных M. – пи-ме­зо­нов – ока­за­лась про­ме­жу­точ­ной по ве­ли­чи­не ме­ж­ду мас­са­ми элек­тро­на и про­то­на. Та­кое зна­че­ние мас­сы не яв­ля­ет­ся от­ли­чит. при­зна­ком M. (мас­са M. мо­жет быть во мно­го раз боль­ше мас­сы про­то­на $m_р$).

По совр. пред­став­ле­ни­ям, M. со­сто­ят в осн. из па­ры час­тиц со спи­ном $^1/_2$ – квар­ка $q$ и ан­тик­вар­ка $\widetilde{q}$ – и не­боль­шой при­ме­си глюо­нов. Со­глас­но пред­ска­за­ни­ям кван­то­вой хро­мо­ди­на­ми­ки, мо­гут су­ще­ст­во­вать так­же M., по­стро­ен­ные толь­ко из глюо­нов, т. н. глю­бо­лы. Од­на­ко на­дёж­ных экс­пе­ри­м. данных, под­твер­ждаю­щих их су­ще­ст­во­ва­ние, по­ка нет.

Ти­пы квар­ка и ан­тик­вар­ка, об­ра­зую­щих M., вза­им­ная ори­ен­та­ция их спи­нов и ха­рак­те­ри­сти­ки их от­но­сит. дви­же­ния пол­но­стью оп­ре­де­ля­ют все кван­то­вые чис­ла и мас­су M. Так, спин M. ра­вен $\boldsymbol{L+S}$, где $\boldsymbol{L}$ – ор­би­таль­ный мо­мент, $\boldsymbol{S}$ – сум­мар­ный спин па­ры ($q\widetilde{q}$); чёт­ность $P= (–1)^{L+1}$; за­ря­до­вая чёт­ность (ис­тин­но ней­траль­ных M.) $C=(–1)^{L+S}$. Из­вест­ны шесть ти­пов квар­ков: $u, d, s, c, b, t$, а так­же со­от­вет­ст­вую­щих ан­ти­квар­ков: $\widetilde{u}, \widetilde{d}, \widetilde{s}, \widetilde{c}, \widetilde{b}, \widetilde{t}$, при­чём их мас­сы рас­пре­де­ле­ны так: $m_u ≈ m_d ≪ m_s ≪ m_c < m_b ≪ m_t$. M., по­стро­ен­ные из $u$- и $\widetilde{d}$-квар­ков (или из $\widetilde{u}$- и $d$-квар­ков), об­ра­зу­ют се­мей­ст­во обыч­ных M.; к ним от­но­сят­ся, в ча­ст­ности, $π$-, $ρ$-, $ω$-ме­зо­ны. Их мас­сы, как пра­ви­ло, мень­ше мас­сы про­то­на. Ес­ли в обыч­ных M. квар­ки $u(\widetilde{u})$ или $d(\widetilde{d})$ за­ме­нить на $s(\widetilde{s}), c(\widetilde{c}), b(\widetilde{b})$ или $t(\widetilde{t})$, то воз­ни­ка­ют се­мей­ст­ва со­от­вет­ст­вен­но стран­ных, оча­ро­ван­ных, кра­си­вых (пре­ле­ст­ных) и фор­маль­но так­же и ис­тин­ных M. По ме­ре уве­ли­че­ния мас­сы квар­ков, оп­ре­де­ляю­щих тип се­мей­ст­ва M., рас­тут ср. мас­сы со­от­вет­ст­вую­щих ме­зон­ных се­мейств. Так, мас­сы стран­ных M. в сред­нем боль­ше масс обыч­ных M., мас­сы оча­ро­ван­ных М. боль­ше масс стран­ных M., и т. д. Мас­сы оча­ро­ван­ных M. со­став­ля­ют ок. $2m_р$, пре­ле­ст­ных – ок. $5m_p$. Мас­сы ис­тин­ных М., ко­то­рые по­ка не на­блю­да­лись, мог­ли бы быть близ­ки­ми к $90m_р$. Ско­рее все­го, ис­тин­ные М. не су­ще­ст­ву­ют, т. к. вре­мя жиз­ни $t$-квар­ка слиш­ком малó (10^–25 с), что­бы об­ра­зо­вать свя­зан­ное со­стоя­ние с др. квар­ком. Ком­би­на­ции квар­ков $s\widetilde{s},c\widetilde{c},b\widetilde{b}$, об­ра­зую­щие M. со­от­вет­ст­вен­но со скры­ты­ми стран­но­стью, оча­ро­ва­ни­ем, кра­со­той, от­ли­ча­ют­ся от обыч­ных M. (см. Квар­ко­ний). Воз­мож­ны так­же ком­би­на­ции квар­ков–ан­тик­вар­ков $s\widetilde{c},s\widetilde{b},c\widetilde{b}$ и т. п., по­ро­ж­даю­щие стран­но-оча­ро­ван­ные, стран­но-пре­ле­ст­ные, оча­ро­ван­но-пре­ле­ст­ные и др. ме­зо­ны.

Все М. – не­ста­биль­ные час­ти­цы, рас­па­даю­щие­ся ли­бо на со­во­куп­ность бо­лее лёг­ких M., ли­бо на бо­лее лёг­кий M. и леп­тон­ную па­ру (леп­тон–ан­ти­леп­тон), ли­бо (обыч­ные M.) на леп­тон­ную па­ру или (ней­траль­ные) на два $γ$-кван­та.

См. так­же Эле­мен­тар­ные час­ти­цы.