J / ψ-мезон

Дж / ψ (также называемый псион ) является мезон (нестабильные элементарные частицы ). Его открытие в 1974 году имело большое значение, поскольку оно доказало существование четвертого кварка , очаровательного кварка.

характеристики

J / ψ - это связанное состояние очарованного кварка и античарм- кварка , т.е. то есть это чармониум . Таким образом, весь его аромат - квантовые числа равны нулю. J / ψ - самый долгоживущий и первый обнаруженный чармониум. Он имеет массу 3097 МэВ / c ² и ширину распада 92,9 кэВ / c ² , что соответствует времени жизни 10 ^-20  с. Его квантовые числа равны . ${\ displaystyle c}$${\ displaystyle {\ bar {c}}}$${\ Displaystyle J ^ {ПК} = 1 ^ {-} \! \,}$

J / ψ распадается до 87,7% за счет сильного или электромагнитного взаимодействия на адроны. Общая электромагнитная составляющая 25,4% делится на 13,5% конечных адронных состояний и 6% каждого лептонного конечного состояния с 2 мюонами или 2 электронами .

Для такого тяжелого мезона очень необычно, что ширина распада настолько мала и что электромагнитный распад может конкурировать с сильным. Это связано с тем, что обычный способ распада тяжелых мезонов путем добавления пары легких кварк-антикварк невозможен по энергетическим причинам и что аннигиляция c и c посредством сильного взаимодействия требует, по крайней мере, трех глюонов для сохранения четности и, следовательно , подавляется. согласно правилу OZI .

История исследований

J / ψ была открыта почти одновременно в 1974 году двумя группами, которые назвали его J и ψ - отсюда и своеобразное двойное название. Одна группа под руководством Бертона Рихтера обнаружила его в Стэнфордском центре линейных ускорителей , другая группа под руководством Самуэля Чао Чунг Тина в Брукхейвенской национальной лаборатории . Рихтер и Тинг представили свои результаты публике на пресс-конференции 11 ноября 1974 года. Два ученых были удостоены Нобелевской премии по физике в 1976 году за открытие этой частицы .

Открытие J / ψ было сенсацией, потому что его ширина (энергетическая неопределенность) едва ли в 1000 раз меньше ширины других мезонов в этом диапазоне энергий, а его время жизни (согласно соотношению неопределенности энергии-времени ) в хорошие 1000 раз больше. .

На тот момент модель кварков знала только три кварка (u, d, s); Единственным правдоподобным объяснением такого долгоживущего мезона был новый, четвертый кварк. Этот «очаровательный» кварк уже был теоретически предсказан, и с J / ψ его существование можно было считать несомненным. Таким образом, открытие J / ψ вызвало так называемую «ноябрьскую революцию» в физике элементарных частиц, в результате которой были обнаружены новые мезоны и барионы с очаровательными квантовыми числами.

Одна из целей исследования чармониума - исследовать до сих пор точно не известный потенциал сильного взаимодействия. С точки зрения кулоновской силы чармоний похож на позитроний, что теоретически очень хорошо изучено, за исключением различных зарядов и масс . Потенциал взаимодействия рассчитывается по эмиссии и спектров поглощения на переходах между возбужденными состояниями чармония. После вычитания кулоновского потенциала потенциал сильного взаимодействия остается и может быть параметризован . В простейшем случае это дает кулоноподобный потенциал для кварк-антикваркового потенциала для малых расстояний и линейный потенциал для больших расстояний.

Мелочи

Самуэль Тинг, который защитил название частицы "J", имеет китайское происхождение. Его фамилия ( «динь» в пиньине транскрипции) записываются с характером丁, который выглядит очень похож на «J». Так что Тинг, возможно, назвал свое открытие своим именем. Сам Тинг, однако, дал иное объяснение.

Смотри тоже

• Список мезонов

Индивидуальные доказательства

1. ↑ ^{a b} Информация о свойствах частиц (информационное окно) взята из: C. Patrignani et al. ( Группа данных по частицам ): Обзор физики элементарных частиц, 2017 г. В: Подбородок. Phys. C, 40, 100001 (2016) и 2017 обновление. Частица группы данных, доступ к 22 мая 2018 . 
2. ↑ Богдан Пов и др.: Частицы и ядра. 6-е издание. Springer-Verlag GmbH, 2004, ISBN 3-540-21065-2
3. ↑ SLAC-SP-017 Collaboration (JE Augustin et al.): Открытие узкого резонанса в e ⁺ e ^- Annihilation. В: Physical Review Letters. Том 33, 1974, стр. 1406-1408 ( онлайн )
4. ↑ E598 Collaboration (JJ Aubert et al.): Экспериментальное наблюдение тяжелой частицы J. In: Physical Review Letters. Том 33, 1974, стр. 1404-1406 ( онлайн )
5. ↑ Нобелевская премия по физике, 1976 г. Пресс-релиз. NobelPrize.org, 18 октября 1976, доступ к 18 сентября 2018 . 
6. ↑ Мы некоторое время обсуждали название новой частицы. Кто-то указал мне, что действительно захватывающие стабильные частицы обозначаются латинскими буквами - например, постулируемый W ₀ , промежуточный векторный бозон, Z ₀ и т. Д. - тогда как «классические» частицы имеют греческие обозначения, такие как ρ, ω и т. Д. Это, в сочетании с тем фактом, что наша работа в последнее десятилетие была сосредоточена на электромагнитном токе, натолкнуло нас на идею назвать эту частицу J-частицей. Сэмюэл Тинг, Открытие частицы J, лекция Нобелевской премии, 11 декабря 1976 г. [1] ${\ textstyle j _ {\ mu} (х)}$

веб ссылки

• CLEO
• Группа усреднения тяжелого вкуса - Текущий сбор данных по физике тяжелых кварков