In der Partikel-Physik, den Mesonen (oder) sind hadronic subatomare Partikeln, die aus einem Quark und einem Antiquark zusammengesetzt sind, gebunden zusammen durch die starke Wechselwirkung. Weil Mesonen aus Subpartikeln zusammengesetzt werden, haben sie eine physische Größe, mit einem Radius ungefähr ein femtometre, der über die Größe eines Protons oder Neutrons ist. Alle Mesonen sind mit der am längsten gelebten Beständigkeit für nur einige Hundertstel einer Mikrosekunde nicht stabil. Beladener Meson-Zerfall (manchmal durch Zwischenpartikeln), um Elektronen und neutrinos zu bilden. Unbeladene Mesonen können zu Fotonen verfallen.

Mesonen werden durch den radioaktiven Zerfall nicht erzeugt, aber erscheinen in der Natur nur als kurzlebige Produkte von sehr energiereichen Wechselwirkungen in der Sache zwischen aus Quarken gemachten Partikeln. In kosmischen Strahl-Wechselwirkungen, zum Beispiel, sind solche Partikeln gewöhnliche Protone und Neutronen. Mesonen werden auch oft künstlich in energiereichen Partikel-Gaspedalen erzeugt, die Protone, Antiprotone oder andere Partikeln kollidieren, die Quarke enthalten.

In der Natur besteht die Wichtigkeit von leichteren Mesonen darin, dass sie die verbundenen mit dem Quantfeldpartikeln sind, die die Kernkraft ebenso übersenden, dass Fotonen die Partikeln sind, die die elektromagnetische Kraft übersenden. Die höhere Energie wurden (massivere) Mesonen einen Augenblick lang im Urknall geschaffen, aber werden nicht gedacht, eine Rolle in der Natur heute zu spielen. Jedoch werden solche Partikeln regelmäßig in Experimenten geschaffen, um die Natur der Fettschriften des Quarks zu verstehen, die die schwereren Mesonen zusammensetzen.

Mesonen sind ein Teil der hadron Partikel-Familie, definiert einfach als aus Quarken zusammengesetzte Partikeln. Die anderen Mitglieder der hadron Familie sind der baryons: Subatomare Partikeln haben drei Quarke aber nicht zwei gedichtet. Einige Experimente zeigen Beweise von tetraquarks — "exotische" Mesonen, die aus zwei Quarken und zwei Antiquarken gemacht sind; die Partikel-Physik-Gemeinschaft betrachtet ihre Existenz als unwahrscheinlich, obwohl möglich. Da Quarke eine Drehung dessen haben, läuft der Unterschied in der Quark-Zahl zwischen Mesonen und baryons auf Mesonen hinaus, die bosons sind, während baryons fermions sind.

Jeder Typ des Mesons hat ein entsprechendes Antiteilchen (Antimeson), in dem Quarke durch ihre entsprechenden Antiquarke und umgekehrt ersetzt werden. Zum Beispiel wird ein positiver pion aus einem Quark und ein unten Antiquark gemacht; und sein entsprechendes Antiteilchen, der negative pion , wird aus einem Antiquark und ein unten Quark gemacht.

Da Mesonen aus Quarken zusammengesetzt werden, nehmen sie sowohl an den schwachen als auch an starken Wechselwirkungen teil. Mesonen mit der elektrischen Nettoanklage nehmen auch an der elektromagnetischen Wechselwirkung teil. Sie werden gemäß ihrem Quark zufriedener, ganzer winkeliger Schwung, Gleichheit und verschiedene andere Eigenschaften wie C-Gleichheit und G-Gleichheit klassifiziert. Während kein Meson stabil ist, sind diejenigen der niedrigeren Masse dennoch stabiler als die massivsten Mesonen und sind leichter, zu beobachten und in Partikel-Gaspedalen oder in kosmischen Strahl-Experimenten zu studieren. Sie sind auch normalerweise weniger massiv als baryons, bedeutend, dass sie leichter in Experimenten erzeugt werden, und so bestimmte höhere Energiephänomene mehr sogleich ausstellen, als aus denselben Quarken zusammengesetzter baryons würde. Zum Beispiel wurde das Charme-Quark zuerst im J/Psi Meson 1974, und das unterste Quark im Ypsilon-Meson 1977 gesehen.

Geschichte

Von theoretischen Rücksichten hat Hideki Yukawa 1934 die Existenz und die ungefähre Masse des "Mesons" als das Transportunternehmen der Kernkraft vorausgesagt, die Atomkerne zusammenhält. Wenn es keine Kernkraft gäbe, würden alle Kerne mit zwei oder mehr Protonen einzeln wegen der elektromagnetischen Repulsion fliegen. Yukawa hat seine Transportunternehmen-Partikel das Meson, von mesos, dem griechischen Wort für das Zwischenglied genannt, weil seine vorausgesagte Masse zwischen diesem des Elektrons und diesem des Protons war, das ungefähr 1,836mal die Masse des Elektrons hat. Yukawa hatte seine Partikel den "mesotron" ursprünglich genannt, aber er wurde vom Physiker Werner Heisenberg korrigiert (dessen Vater ein Professor des Griechisch an der Universität Münchens war). Heisenberg hat darauf hingewiesen, dass es keinen "tr" im griechischen Wort "mesos" gibt.

Der erste Kandidat für das Meson von Yukawa, hat dann "mu Meson" synchronisiert (oder muon) war entdeckter 1936 durch Carl David Anderson und andere in den Zerfall-Produkten von kosmischen Strahl-Wechselwirkungen. Das mu Meson hatte über die richtige Masse, um das Transportunternehmen von Yukawa der starken Kernkraft zu sein, aber über den Kurs des nächsten Jahrzehnts ist es offensichtlich geworden, dass es nicht die richtige Partikel war. Es wurde schließlich gefunden, dass das mu Meson an der starken Kernwechselwirkung überhaupt nicht teilgenommen hat, aber sich eher wie eine schwere Version des Elektrons benommen hat, und tatsächlich ein lepton aber nicht ein Meson ist.

Es gab Jahre von Verzögerungen in der subatomaren Partikel-Forschung während des Zweiten Weltkriegs in 193945, mit den meisten Physikern, die in gewandten Projekten für Kriegsnotwendigkeiten arbeiten. Als der Krieg im August 1945 geendet hat, sind viele Physiker allmählich zur Friedenszeit-Forschung zurückgekehrt. Das erste wahre zu entdeckende Meson war das "Pi-Meson" (oder pion) 1947, durch Cecil Powell, César Lattes und Giuseppe Occhialini, die waren

das Nachforschen kosmischer Strahl-Produkte an der Universität Bristols in England. Es hatte auch über die richtige Masse, und im Laufe der nächsten paar Jahre, mehr Experimente haben gezeigt, dass der pion tatsächlich an starken Wechselwirkungen beteiligt wurde. Der pion (als eine virtuelle Partikel) ist das primäre Kraft-Transportunternehmen für die Kernkraft in Atomkernen. Andere Mesonen, wie die rho Mesonen werden am Vermitteln dieser Kraft ebenso, aber in kleineren Ausmaßen beteiligt. Im Anschluss an die Entdeckung des pion wurde Yukawa dem 1949-Nobelpreis in der Physik für seine Vorhersagen zuerkannt.

Das Wortmeson ist zuweilen verwendet worden, um jedes Kraft-Transportunternehmen, solcher als "Z Meson" zu bedeuten, das am Vermitteln der schwachen Wechselwirkung beteiligt wird. Jedoch ist dieser unechte Gebrauch aus Bevorzugung gefallen. Mesonen werden jetzt als Partikeln definiert, die aus Paaren von Quarken und Antiquarken zusammengesetzt sind.

Übersicht

Drehung, winkeliger Augenhöhlenschwung und winkeliger Gesamtschwung

Drehung (Quantenzahl S) ist eine Vektor-Menge, die den "inneren" winkeligen Schwung einer Partikel vertritt. Es kommt in der Zunahme von ħ (ausgesprochene "H-Bar"). Der ħ ist häufig fallen gelassen, weil es die "grundsätzliche" Einheit der Drehung ist, und es angedeutet wird, dass "1 spinnen", bedeutet "Drehung 1 ħ". (In einigen Systemen von natürlichen Einheiten wird ħ gewählt, um 1 zu sein, und erscheint deshalb in Gleichungen nicht).

Quarke sind fermions-spezifisch in diesem Fall, Partikeln, die Drehung (S =) haben. Weil sich Drehungsvorsprünge in der Zunahme 1 ändern (der 1 ħ ist), hat ein einzelnes Quark einen Drehungsvektoren der Länge, und hat zwei Drehungsvorsprünge (S = + und S = ). Zwei Quarke können ihre Drehungen ausrichten lassen, in welchem Fall die zwei Drehungsvektoren beitragen, um einen Vektoren der Länge S = 1 und drei Drehungsvorsprünge (S = +1, S = 0 und S = 1), genannt die Drehung 1 Drilling zu machen. Wenn zwei Quarke Drehungen unausgerichtet haben, stimmen die Drehungsvektoren, um einen Vektoren der Länge S = 0 und nur ein Drehungsvorsprung (S = 0), genannt die Drehung 0 Unterhemd zu machen. Da Mesonen aus einem Quark und einem Antiquark gemacht werden, können sie im Drilling und den Unterhemd-Drehungsstaaten gefunden werden.

Es gibt eine andere Menge des gequantelten winkeligen Schwungs, genannt den winkeligen Augenhöhlenschwung (Quantenzahl L), der in der Zunahme von 1 ħ kommt, die den winkeligen Moment wegen Quarke vertritt, die um einander umkreisen. Der winkelige Gesamtschwung (Quantenzahl J) einer Partikel ist deshalb die Kombination des inneren winkeligen Schwungs (Drehung) und winkeligen Augenhöhlenschwungs. Es kann jeden Wert von zu, in der Zunahme 1 nehmen.

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Partikel-Physiker interessieren sich am meisten für Mesonen ohne winkeligen Augenhöhlenschwung (L = 0), deshalb sind die zwei Gruppen von am meisten studierten Mesonen der S = 1; L = 0 und S = 0; L = 0, der J = 1 und J = 0 entspricht, obwohl sie nicht die einzigen sind. Es ist auch möglich, J = 1 Partikeln von S = 0 und L = 1 zu erhalten. Wie man zwischen dem S = 1, L = 0 und S = 0, L = unterscheidet, sind 1 Mesonen ein aktives Gebiet der Forschung in der Meson-Spektroskopie.

Gleichheit

Wenn das Weltall in einem Spiegel widerspiegelt würde, würden die meisten Gesetze der Physik identisch sein — Dinge würden sich derselbe Weg unabhängig davon benehmen, was wir "verlassen" nennen, und was wir "Recht" nennen. Dieses Konzept des Spiegelnachdenkens wird Gleichheit (P) genannt. Ernst, die elektromagnetische Kraft und die starke Wechselwirkung alle benehmen sich ebenso unabhängig davon, ob das Weltall in einem Spiegel widerspiegelt wird, und so gesagt wird, Gleichheit (P-Symmetrie) zu erhalten. Jedoch unterscheidet die schwache Wechselwirkung wirklich "verlassen" vom "Recht", ein Phänomen genannt Paritätsübertretung (P-Übertretung).

Gestützt darauf könnte man dass denken, wenn die wavefunction für jede Partikel (genauer, das Quant-Feld für jeden Partikel-Typ) gleichzeitig spiegelumgekehrt würden, dann würde der neue Satz von wavefunctions die Gesetze der Physik (abgesondert von der schwachen Wechselwirkung) vollkommen befriedigen. Es stellt sich heraus, dass das nicht ziemlich wahr ist: In der Größenordnung von den zufriedenen Gleichungen müssen die wavefunctions von bestimmten Typen von Partikeln mit 1 multipliziert werden, zusätzlich dazu spiegelumgekehrt zu werden. Wie man sagt, haben solche Partikel-Typen negative oder sonderbare Gleichheit (P = 1, oder wechselweise P =-), während, wie man sagt, die anderen Partikeln positiv oder gerade Bitzahl (P = +1, oder wechselweise P = +) haben.

Für Mesonen ist die Gleichheit mit dem winkeligen Augenhöhlenschwung durch die Beziehung verbunden:

:

wo der L ein Ergebnis der Gleichheit der entsprechenden kugelförmigen Harmonischen des wavefunction ist. '+1' in der Hochzahl kommt aus der Tatsache, dass, gemäß der Gleichung von Dirac, ein Quark und ein Antiquark entgegengesetzte innere Gleichheiten haben. Deshalb ist die innere Gleichheit eines Mesons das Produkt der inneren Gleichheiten des Quarks (+1) und Antiquarks (1). Da diese verschieden sind, ist ihr Produkt 1, und so trägt es einen +1 in der Hochzahl bei.

Demzufolge, Mesonen ohne winkeligen Augenhöhlenschwung (L = 0) alle haben sonderbare Gleichheit (P = 1).

C-Gleichheit

C-Gleichheit wird nur für Mesonen definiert, die ihr eigenes Antiteilchen (d. h. neutrale Mesonen) sind. Es vertritt, ob der wavefunction des Mesons dasselbe unter dem Austausch ihres Quarks mit ihrem Antiquark bleibt. Wenn

:

dann ist das Meson "C sogar" (C = +1). Andererseits, wenn

:

dann ist das Meson "C seltsam" (C = 1).

C-Gleichheit wird selten selbstständig, aber die Kombination von C- und P-Gleichheit in die BEDIENUNGSFELD-GLEICHHEIT studiert. Wie man dachte, wurde BEDIENUNGSFELD-GLEICHHEIT erhalten, aber wurde später gefunden, in schwachen Wechselwirkungen verletzt zu werden.

G-Gleichheit

G Gleichheit ist eine Generalisation der C-Gleichheit. Anstatt einfach den wavefunction nach wert seienden Quarken und Antiquarken zu vergleichen, vergleicht es den wavefunction nach dem Austauschen des Mesons für das entsprechende Antimeson unabhängig vom Quark-Inhalt. Im Fall vom neutralen Meson ist G-Gleichheit zur C-Gleichheit gleichwertig, weil neutrale Mesonen ihre eigenen Antiteilchen sind.

Wenn

:

dann ist das Meson "G sogar" (G = +1). Andererseits, wenn

:

dann ist das Meson "G seltsam" (G = 1).

Isospin und Anklage

Kombinationen eines u, d oder s Quarke und eines u, d, oder s Antiquarks in der Konfiguration bilden einen nonet.]]

Das Konzept von isospin wurde zuerst von Werner Heisenberg 1932 vorgeschlagen, um die Ähnlichkeiten zwischen Protonen und Neutronen unter der starken Wechselwirkung zu erklären. Obwohl sie verschiedene elektrische Anklagen hatten, waren ihre Massen so ähnlich, dass Physiker geglaubt haben, dass sie wirklich dieselbe Partikel waren. Die verschiedenen elektrischen Anklagen wurden erklärt als, das Ergebnis von etwas unbekannter der Drehung ähnlicher Erregung zu sein. Diese unbekannte Erregung wurde später isospin von Eugene Wigner 1937 synchronisiert. Als die ersten Mesonen entdeckt wurden, wurden sie auch durch die Augen von isospin gesehen. Wie man glaubte, waren die drei pions dieselbe Partikel, aber in verschiedenen Isospin-Staaten.

Dieser Glaube hat gedauert, bis Murray Gell-Mann das Quark-Modell 1964 vorgeschlagen hat (ursprünglich nur der u, d, und die s Quarke enthaltend). Wie man jetzt versteht, ist der Erfolg des isospin Modells das Ergebnis der ähnlichen Massen des u und der d Quarke. Da der u und die d Quarke ähnliche Massen haben, haben Partikeln, die aus derselben Zahl von ihnen auch gemacht sind, ähnliche Massen. Der genaue spezifische u und die d Quark-Zusammensetzung bestimmen die Anklage, weil u Quarke Anklage + tragen, während d Quarke Anklage  tragen. Zum Beispiel die drei pions haben alle verschiedene Anklagen (, (eine Quant-Überlagerung und Staaten), ), aber haben ähnliche Massen (~), weil sie jeder aus derselben Zahl der Summe auf und ab in Quarken und Antiquarken gemacht werden. Unter dem isospin Modell, wie man betrachtete, waren sie eine einzelne Partikel in verschiedenen beladenen Staaten.

Die Mathematik von isospin wurde nach dieser der Drehung modelliert. Vorsprünge von Isospin, die in der Zunahme 1 gerade wie diejenigen der Drehung, und zu jedem Vorsprung geändert sind, wurden ein "beladener Staat" vereinigt. Seit "pion Partikel" hatte drei "beladene Staaten", wie man sagte, war sie isospin I = 1. Seine "beladenen Staaten", und, haben den isospin Vorsprüngen I = +1, ich = 0 und ich = 1 beziehungsweise entsprochen. Ein anderes Beispiel ist "rho Partikel" auch mit drei beladenen Staaten. Seine "beladenen Staaten", und, haben den isospin Vorsprüngen I = +1, ich = 0 und ich = 1 beziehungsweise entsprochen. Es wurde später bemerkt, dass die isospin Vorsprünge mit auf und ab im Quark-Inhalt von Partikeln durch die Beziehung verbunden gewesen

sind:

wo der n's die Zahl auf und ab in Quarken und Antiquarken ist.

In "isospin Bild", wie man dachte, waren die drei pions und drei rhos die verschiedenen Staaten von zwei Partikeln. Jedoch im Quark-Modell sind die rhos aufgeregte Staaten von pions. Isospin, obwohl, ein ungenaues Bild von Dingen befördernd, wird noch verwendet, um hadrons zu klassifizieren, unnatürlich und häufig verwirrende Nomenklatur führend. Da Mesonen hadrons sind, wird die isospin Klassifikation auch, mit mir = + für Quarke und unten Antiquarke und mich =  für Antiquarke und unten Quarke verwendet.

Geschmack-Quantenzahlen

Wie man

bemerkte, ist die Eigenartigkeitsquantenzahl S (um mit der Drehung nicht verwirrt zu sein), oben und unten zusammen mit der Partikel-Masse gegangen. Je höher die Masse, desto tiefer die Eigenartigkeit (mehr s Quarke). Partikeln konnten mit isospin Vorsprüngen (verbunden mit der Anklage) und Eigenartigkeit (Masse) beschrieben werden (sieh den uds nonet Zahlen). Da andere Quarke entdeckt wurden, wurden neue Quantenzahlen gemacht, ähnliche Beschreibung von udc und udb nonets zu haben. Da nur der u und die d Masse ähnlich sind, arbeitet diese Beschreibung der Partikel-Masse und Anklage in Bezug auf isospin und Geschmack-Quantenzahlen nur gut für den nonets, der aus einem u, einem d und einem anderem Quark gemacht ist, und bricht für den anderen nonets (zum Beispiel ucb nonet) zusammen. Wenn die Quarke alle hatten dieselbe Masse, ihr Verhalten, symmetrisch genannt würden, wie sie sich alle auf genau dieselbe Weise in Bezug auf die starke Wechselwirkung benehmen würden. Da Quarke dieselbe Masse nicht haben, wirken sie ebenso nicht aufeinander (genau wie ein in ein elektrisches Feld gelegtes Elektron wird mehr als ein Proton beschleunigen, das in dasselbe Feld wegen seiner leichteren Masse gelegt ist), und, wie man sagt, wird die Symmetrie gebrochen.

Es wurde bemerkt, dass Anklage (Q) mit dem isospin Vorsprung (I), die Baryonenzahl (B) und Geschmack-Quantenzahlen verbunden gewesen ist (S, C, B&prime; T) durch die Gell-Mann-Nishijima Formel:

:

wo S, C, B&prime; und T vertreten die Eigenartigkeit, den Charme, bottomness und die Oberstkeitsgeschmack-Quantenzahlen beziehungsweise. Sie sind mit der Zahl von fremden, Charme, Boden, und Spitzenquarken und Antiquark gemäß den Beziehungen verbunden:

::::

das Bedeuten, dass die Gell-Man-Nishijima Formel zum Ausdruck der Anklage in Bezug auf den Quark-Inhalt gleichwertig ist:

:

Klassifikation

Mesonen werden in Gruppen gemäß ihrem isospin (I), winkeliger Gesamtschwung (J), Gleichheit (P), G-Gleichheit (G) oder C-Gleichheit (C), wenn anwendbar, und Quark (q) Inhalt eingeteilt. Die Regeln für die Klassifikation werden von Particle Data Group definiert und sind ziemlich spiralig. Die Regeln werden unten in der Tabellenform für die Einfachheit präsentiert.

Typen des Mesons

Mesonen werden in Typen gemäß ihren Drehungskonfigurationen eingeteilt. Einigen spezifischen Konfigurationen wird spezielle auf den mathematischen Eigenschaften ihrer Drehungskonfiguration gestützte Namen gegeben.

</Zentrum>

Nomenklatur

Geschmacklose Mesonen

Geschmacklose Mesonen sind aus dem Paar des Quarks gemachte Mesonen, und Antiquarke desselben Geschmacks (sind alle ihre Geschmack-Quantenzahlen Null: S = 0, C = 0, B&prime; = 0, T = 0). Die Regeln für geschmacklose Mesonen sind:

Die C Gleichheit ist nur für neutrale Mesonen wichtig.

Für J=1 wird der ψ den genannt

</Zentrum>

Außerdem:

• Wenn der spektroskopische Staat des Mesons bekannt ist, wird es in Parenthesen hinzugefügt.
• Wenn der spektroskopische Staat unbekannt ist, wird Masse (in MeV/c) in Parenthesen hinzugefügt.
• Wenn das Meson in seinem Boden-Staat ist, wird nichts in Parenthesen hinzugefügt.

Mesonen von Flavourful

Mesonen von Flavourful sind Mesonen, die aus dem Paar des Quarks und der Antiquarke von verschiedenen Geschmäcken gemacht sind. Die Regeln sind in diesem Fall einfacher: Das Hauptsymbol hängt vom schwereren Quark ab, der Exponent hängt von der Anklage ab, und die Subschrift (wenn irgendwelcher) hängt vom leichteren Quark ab. In der Tabellenform sind sie:

</Zentrum>Außerdem:

• Wenn J in der "normalen Reihe" ist (d. h., J = 0, 1, 2, 3...), wird ein Exponent  hinzugefügt.
• Wenn das Meson nicht ist, wird Pseudoskalar (J = 0) oder Vektor (J = 1), J als eine Subschrift hinzugefügt.

Wenn der spektroskopische Staat des Mesons bekannt ist, wird es in Parenthesen hinzugefügt.Wenn der spektroskopische Staat unbekannt ist, wird Masse (in MeV/c) in Parenthesen hinzugefügt.Wenn das Meson in seinem Boden-Staat ist, wird nichts in Parenthesen hinzugefügt.

Liste

Siehe auch

• Standardmodell

Zeichen

Links

• Ein Tisch von einigen Mesonen und ihren Eigenschaften
• Particle Data Group — Kompiliert herrische Information über Partikel-Eigenschaften
• hep-ph/0211411: Die leichten Skalarmesonen innerhalb von Quark-Modellen
• Das Namengeben des Schemas für hadrons (eine PDF Datei)
• Mesonen haben denkbar, ein interaktives Visualisierungserlauben physikalische Eigenschaften gemacht, verglichen zu werden

Neue Ergebnisse

• Was zufällig zur Antimaterie? Das DZero-Experiment von Fermilab findet Hinweise im Meson der Schnellen Änderung
• Die endgültige Beobachtung des Experimentes von CDF von Schwingungen der Sache-Antimaterie im Meson des Bakkalaureus der Naturwissenschaften