×
Hadron

’n Hadron is in deeltjiefisika ’n saamgestelde deeltjie wat uit twee of meer kwarke bestaan wat deur die sterk wisselwerking bymekaargehou word (op dieselfde manier as wat atome en molekules deur elektromagnetiese wisselwerking bymekaargehou word). Die grootste deel van die massa van gewone materie kom van twee hadrone, die proton en die neutron.

Die verhouding tussen hadrone en twee ander klasse subatomiese deeltjies, bosone en fermione.

Hadrone word in twee families ingedeel:

  • Barione soos protone en neutrone wat uit ’n onewe getal, gewoonlik drie, kwarke bestaan; en
  • Mesone soos pione wat uit ’n ewe getal kwarke, gewoonlik ’n kwark en ’n antikwark, bestaan.

"Eksotiese" hadrone, wat uit meer as drie valensiekwarke bestaan, is in onlangse jare ontdek. ’n Tetrakwark, wat ’n eksotiese meson is, met die naam Z(4430) is in 2007 deur die Belle-samewerking ontdek. Twee pentakwarke, wat eksotiese barione is, met die nameP+c(4380) enP+c(4450) is in 2015 deur die LHCb-samewerking ontdek. Daar is verskeie ander kandidate vir eksotiese hadrone.

Byna alle "vrye" hadrone en antihadrone (dus in isolasie en nie in ’n atoomkern gebonde nie) is vermoedelik onstabiel en sal eindelik in ander deeltjies verval. Die enigste bekende uitsondering hou verband met vrye protone, wat moontlik stabiel is, of ten minste ’n uiters lang tyd vat om te verval (om en by 1034+ jaar). Vrye neutrone is onstabiel en verval met ’n halveertyd van sowat 611 sekondes. Hul onderskeie antideeltjies sal waarskynlik dieselfde patroon volg, maar hulle is moeilik om te bestudeer omdat hulle onmiddellik tot niet gaan wanneer hulle met gewone materie in aanraking kom. Gebonde protone en neutrone, wat in ’n atoomkern voorkom, word gewoonlik as stabiel beskou. Hadronfisika word eksperimenteel bestudeer deur protone of kerns van swaar elemente soos lood of goud te laat bots en die gevolglike stortreën van deeltjies waar te neem. In die omgewing word mesone soos pione geskep deur die botsings van kosmiese strale met die atmosfeer.

Inhoud

Alle soorte hadrone het ’n kleurlading van nul. (Drie voorbeelde word bo gewys.)

Volgens die kwarkmodel word die eienskappe van hadrone hoofsaaklik bepaal deur hul sogenaamde valansiekwarke. ’n Proton bestaan byvoorbeeld uit twee opkwarke (elk met ’n elektriese lading +23, vir ’n totale lading van +43) en een afkwark (met ’n lading van -13). Saam gee dit ’n protonlading van +1. Hoewel kwarke ook kleurladings het, moet hadrone ’n totale kleurlading van nul hê vanweë ’n verskynsel bekend as kleurinperking. Hadrone moet dus "kleurloos" of "wit" wees. Die eenvoudigste manier waarop dit kan gebeur, is met ’n kwark van een kleur en ’n antikwark van die ooreenstemmende kleur, of drie kwarke van verskillende kleure. (Sien voorbeelde links.) Hadrone met die eerste rangskikking is ’n soort meson en dié met die tweede rangskikking ’n soort barion.

Massalose virtuele gluone maak die grootste getal deeltjies in ’n hadron uit. Die krag van die sterkwisselwerking-gluone wat die kwarke saambind, het genoeg energie (E) om resonansies te hê wat uit massiewe (m) kwarke saamgestel is (E > mc2). Die resultaat is dat pare virtuele kwarke en antikwarke met ’n kort leeftyd deurentyd in ’n hadron vorm en weer verdwyn. Omdat die virtuele kwarke nie stabiele golfpakkies (kwanta) is nie, maar ’n onreëlmatige en kortstondige verskynsel, het dit nie betekenis om te vra watter kwark werklik is en watter een virtueel nie; net die klein oorskot is van buite sigbaar in die vorm van ’n hadron. Wanneer gesê word ’n hadron of antihadron bestaan uit (gewoonlik) twee of drie kwarke, verwys dit dus tegnies na die konstante oorskot van kwarke teenoor antikwarke.

Nes met alle subatomiese deeltjies word kwantumgetalle aan hadrone toegeken in ooreenstemming met die verteenwoordigers van die Poincaré-groep: JPC(m), waar J die spinkwantumgetal is, P die intrinsieke pariteit (of P-pariteit), C die ladingstoevoeging (of C-pariteit) en m die deeltjie se massa. ’n Mens moet daarop let dat die massa van die hadron baie min te doen het met die massa van sy valensiekwarke; die grootste deel van die massa kom van die groot hoeveelheid energie wat verbind word met die sterk wisselwerking. Hadrone kan ook geurkwantumgetalle hê, soos isospin (G-pariteit) en vreemdheid. Alle kwarke het ’n bykomende bewaarde kwantumgetal wat ’n bariongetal (B) genoem word – dit is +13 vir kwarke en -13 vir antikwarke. Dit beteken barione (wat bestaan uit drie, vyf of ’n groter onewe getal kwarke) het B = 1, terwyl mesone B = 0 het.

Hadrone het opgewekte toestande bekend as resonansies. Elke hadron in ’n grondtoestand kan verskeie opgewekte toestande hê; verskeie honderde resonansies is al in eksperimente gesien. Resonansies verval uiters vinnig (binne sowat 10-24 sekondes) deur die sterk kernkrag.

In ander fases van materie kan hadrone verdwyn. Die teorie kwantumchromodinamika voorspel byvoorbeeld dat kwarke en gluons by baie hoë temperature of hoë druk nie meer in hadrone gebonde sal wees nie tensy daar kwarke van genoeg geure is, "want die krag van die sterk wisselwerking neem af met energie". Hierdie eienskap, wat bekend is as asimptotiese vryheid, is in eksperimente bewys in die energiebereik tussen 1 GeV (gigaelektronvolt) en 1 TeV (teraelektronvolt).

Alle vrye hadrone, buiten (moontlik) die proton en antiproton, is onstabiel.

Die hoofartikel vir hierdie afdeling is: Barion.

Barione is hadrone wat ’n onewe getal valensiekwarke bevat (minstens drie). Die meeste goed bekende barione, soos die proton en neutron, het drie valensiekwarke, maar pentakwarke met vyf kwarke is ook al ontdek; hulle het drie kwarke van verskillende kleure en ’n ekstra kwark-antikwark-paar. Omdat barione ’n onewe getal kwarke het, is hulle almal ook fermione; dit beteken hul spin word in halwe heelgetalle uitgedruk, byvoorbeeld12 of32. Omdat kwarke ’n bariongetal van B =13 het, het barione ’n bariongetal van B = 1.

Elke barion het ’n ooreenstemmende antideeltjie (antibarion), waarin kwarke vervang word deur hul ooreenstemmende antikwarke. Nes ’n proton dus uit twee opkwarke en ’n afkwark bestaan, bestaan ’n antiproton uit twee op-antikwarke en ’n af-antikwark.

Die hoofartikel vir hierdie afdeling is: Meson.

Mesone is hadrone met ’n ewe getal valensiekwarke (minstens twee). Die meeste goed bekende mesone bestaan uit ’n kwark-antikwark-paar, maar moontlike tetrakwarke (vier kwarke) en heksakwarke (ses kwarke) is dalk al ontdek en word verder ondersoek.

Omdat mesone ’n ewe getal kwarke het, is hulle ook almal bosone, met ’n heelgetalspin, bv. 0, 1 of -1. Hulle het bariongetal B =1313 = 0. Voorbeelde van mesone wat algemeen in eksperimente verkry word, sluit in pione en kaone.

  1. Gell-Mann, M. (1964). "A schematic model of baryons and mesons". Physics Letters. 8 (3): 214–215. Bibcode:. doi:.
  2. Choi, S.-K.; Belle Collaboration (2008). "Observation of a resonance-like structure in theπ±Ψ′ mass distribution in exclusive B→Kπ±Ψ′ decays". Physical Review Letters. 100 (14): 142001. arXiv:. Bibcode:. doi:. PMID .
  3. LHCb collaboration (2014):
  4. R. Aaij et al. (LHCb-samewerking) (2015). "Observation of J/ψp resonances consistent with pentaquark states in Λ0b→J/ψKp decays". Physical Review Letters. 115 (7): 072001. arXiv:. Bibcode:. doi:. PMID .
  5. C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). (PDF). Physics Letters B. 667 (1): 1–6. Bibcode:. doi:.
  6. S. Bethke (2007). "Experimental tests of asymptotic freedom". Progress in Particle and Nuclear Physics. 58 (2): 351–386. arXiv:. Bibcode:. doi:.

Publikasie datum: Augustus 22, 2021

hadron, deeltjiefisika, saamgestelde, deeltjie, twee, meer, kwarke, bestaan, deur, sterk, wisselwerking, bymekaargehou, word, dieselfde, manier, atome, molekules, deur, elektromagnetiese, wisselwerking, bymekaargehou, word, grootste, deel, massa, gewone, mater. n Hadron is in deeltjiefisika n saamgestelde deeltjie wat uit twee of meer kwarke bestaan wat deur die sterk wisselwerking bymekaargehou word op dieselfde manier as wat atome en molekules deur elektromagnetiese wisselwerking bymekaargehou word Die grootste deel van die massa van gewone materie kom van twee hadrone die proton en die neutron Die verhouding tussen hadrone en twee ander klasse subatomiese deeltjies bosone en fermione Hadrone word in twee families ingedeel Barione soos protone en neutrone wat uit n onewe getal gewoonlik drie kwarke bestaan en Mesone soos pione wat uit n ewe getal kwarke gewoonlik n kwark en n antikwark bestaan 1 Eksotiese hadrone wat uit meer as drie valensiekwarke bestaan is in onlangse jare ontdek n Tetrakwark wat n eksotiese meson is met die naam Z 4430 is in 2007 deur die Belle samewerking ontdek 2 3 Twee pentakwarke wat eksotiese barione is met die name P c 4380 en P c 4450 is in 2015 deur die LHCb samewerking ontdek 4 Daar is verskeie ander kandidate vir eksotiese hadrone Byna alle vrye hadrone en antihadrone dus in isolasie en nie in n atoomkern gebonde nie is vermoedelik onstabiel en sal eindelik in ander deeltjies verval Die enigste bekende uitsondering hou verband met vrye protone wat moontlik stabiel is of ten minste n uiters lang tyd vat om te verval om en by 1034 jaar Vrye neutrone is onstabiel en verval met n halveertyd van sowat 611 sekondes Hul onderskeie antideeltjies sal waarskynlik dieselfde patroon volg maar hulle is moeilik om te bestudeer omdat hulle onmiddellik tot niet gaan wanneer hulle met gewone materie in aanraking kom Gebonde protone en neutrone wat in n atoomkern voorkom word gewoonlik as stabiel beskou Hadronfisika word eksperimenteel bestudeer deur protone of kerns van swaar elemente soos lood of goud te laat bots en die gevolglike stortreen van deeltjies waar te neem In die omgewing word mesone soos pione geskep deur die botsings van kosmiese strale met die atmosfeer Inhoud 1 Eienskappe 2 Barione 3 Mesone 4 Verwysings 5 Eksterne skakelsEienskappe Wysig Alle soorte hadrone het n kleurlading van nul Drie voorbeelde word bo gewys Volgens die kwarkmodel 5 word die eienskappe van hadrone hoofsaaklik bepaal deur hul sogenaamde valansiekwarke n Proton bestaan byvoorbeeld uit twee opkwarke elk met n elektriese lading 2 3 vir n totale lading van 4 3 en een afkwark met n lading van 1 3 Saam gee dit n protonlading van 1 Hoewel kwarke ook kleurladings het moet hadrone n totale kleurlading van nul he vanwee n verskynsel bekend as kleurinperking Hadrone moet dus kleurloos of wit wees Die eenvoudigste manier waarop dit kan gebeur is met n kwark van een kleur en n antikwark van die ooreenstemmende kleur of drie kwarke van verskillende kleure Sien voorbeelde links Hadrone met die eerste rangskikking is n soort meson en die met die tweede rangskikking n soort barion Massalose virtuele gluone maak die grootste getal deeltjies in n hadron uit Die krag van die sterkwisselwerking gluone wat die kwarke saambind het genoeg energie E om resonansies te he wat uit massiewe m kwarke saamgestel is E gt mc2 Die resultaat is dat pare virtuele kwarke en antikwarke met n kort leeftyd deurentyd in n hadron vorm en weer verdwyn Omdat die virtuele kwarke nie stabiele golfpakkies kwanta is nie maar n onreelmatige en kortstondige verskynsel het dit nie betekenis om te vra watter kwark werklik is en watter een virtueel nie net die klein oorskot is van buite sigbaar in die vorm van n hadron Wanneer gese word n hadron of antihadron bestaan uit gewoonlik twee of drie kwarke verwys dit dus tegnies na die konstante oorskot van kwarke teenoor antikwarke Nes met alle subatomiese deeltjies word kwantumgetalle aan hadrone toegeken in ooreenstemming met die verteenwoordigers van die Poincare groep JPC m waar J die spinkwantumgetal is P die intrinsieke pariteit of P pariteit C die ladingstoevoeging of C pariteit en m die deeltjie se massa n Mens moet daarop let dat die massa van die hadron baie min te doen het met die massa van sy valensiekwarke die grootste deel van die massa kom van die groot hoeveelheid energie wat verbind word met die sterk wisselwerking Hadrone kan ook geurkwantumgetalle he soos isospin G pariteit en vreemdheid Alle kwarke het n bykomende bewaarde kwantumgetal wat n bariongetal B genoem word dit is 1 3 vir kwarke en 1 3 vir antikwarke Dit beteken barione wat bestaan uit drie vyf of n groter onewe getal kwarke het B 1 terwyl mesone B 0 het Hadrone het opgewekte toestande bekend as resonansies Elke hadron in n grondtoestand kan verskeie opgewekte toestande he verskeie honderde resonansies is al in eksperimente gesien Resonansies verval uiters vinnig binne sowat 10 24 sekondes deur die sterk kernkrag In ander fases van materie kan hadrone verdwyn Die teorie kwantumchromodinamika voorspel byvoorbeeld dat kwarke en gluons by baie hoe temperature of hoe druk nie meer in hadrone gebonde sal wees nie tensy daar kwarke van genoeg geure is want die krag van die sterk wisselwerking neem af met energie Hierdie eienskap wat bekend is as asimptotiese vryheid is in eksperimente bewys in die energiebereik tussen 1 GeV gigaelektronvolt en 1 TeV teraelektronvolt 6 Alle vrye hadrone buiten moontlik die proton en antiproton is onstabiel Barione WysigDie hoofartikel vir hierdie afdeling is Barion Barione is hadrone wat n onewe getal valensiekwarke bevat minstens drie 1 Die meeste goed bekende barione soos die proton en neutron het drie valensiekwarke maar pentakwarke met vyf kwarke is ook al ontdek hulle het drie kwarke van verskillende kleure en n ekstra kwark antikwark paar Omdat barione n onewe getal kwarke het is hulle almal ook fermione dit beteken hul spin word in halwe heelgetalle uitgedruk byvoorbeeld 1 2 of 3 2 Omdat kwarke n bariongetal van B 1 3 het het barione n bariongetal van B 1 Elke barion het n ooreenstemmende antideeltjie antibarion waarin kwarke vervang word deur hul ooreenstemmende antikwarke Nes n proton dus uit twee opkwarke en n afkwark bestaan bestaan n antiproton uit twee op antikwarke en n af antikwark Mesone WysigDie hoofartikel vir hierdie afdeling is Meson Mesone is hadrone met n ewe getal valensiekwarke minstens twee 1 Die meeste goed bekende mesone bestaan uit n kwark antikwark paar maar moontlike tetrakwarke vier kwarke en heksakwarke ses kwarke is dalk al ontdek en word verder ondersoek 7 Omdat mesone n ewe getal kwarke het is hulle ook almal bosone met n heelgetalspin bv 0 1 of 1 Hulle het bariongetal B 1 3 1 3 0 Voorbeelde van mesone wat algemeen in eksperimente verkry word sluit in pione en kaone Verwysings Wysig 1 0 1 1 1 2 Gell Mann M 1964 A schematic model of baryons and mesons Physics Letters 8 3 214 215 Bibcode 1964PhL 8 214G doi 10 1016 S0031 9163 64 92001 3 Choi S K Belle Collaboration 2008 Observation of a resonance like structure in the p PS mass distribution in exclusive B Kp PS decays Physical Review Letters 100 14 142001 arXiv 0708 1790 Bibcode 2008PhRvL 100n2001C doi 10 1103 PhysRevLett 100 142001 PMID 18518023 LHCb collaboration 2014 Observation of the resonant character of the Z 4430 state R Aaij et al LHCb samewerking 2015 Observation of J psp resonances consistent with pentaquark states in L0 b J psK p decays Physical Review Letters 115 7 072001 arXiv 1507 03414 Bibcode 2015PhRvL 115g2001A doi 10 1103 PhysRevLett 115 072001 PMID 26317714 C Amsler et al Particle Data Group 2008 Review of Particle Physics Quark Model PDF Physics Letters B 667 1 1 6 Bibcode 2008PhLB 667 1A doi 10 1016 j physletb 2008 07 018 S Bethke 2007 Experimental tests of asymptotic freedom Progress in Particle and Nuclear Physics 58 2 351 386 arXiv hep ex 0606035 Bibcode 2007PrPNP 58 351B doi 10 1016 j ppnp 2006 06 001 Mysterious Subatomic Particle May Represent Exotic New Form of MatterEksterne skakels Wysig Wikiwoordeboek het n inskrywing vir hadron Hierdie artikel is vertaal uit die Engelse WikipediaOntsluit van https af wikipedia org w index php title Hadron amp ol,