МЕЗО́НЫ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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.