J / ψ mezon

J / ψ (nazývaný také Psion ) je mezon (nestabilní elementární částice ). Jeho objev v roce 1974 měl velký význam, protože prokázal existenci čtvrtého kvarku , kouzelného kvarku.

vlastnosti

J / ψ je vázaný stav kouzelného kvarku a anti- kouzelného kvarku , tzn. tj. je to Charmonium . Všechna jeho Flavour - kvantová čísla jsou tedy nulová. J / ψ je nejdelší a první objevené Charmonium. To má hmotnost 3097 MeV / c ² a šířku rozpadu 92,9 keV / c ² , což odpovídá životnosti 10 ^-20  sekund. Jeho kvantová čísla jsou . ${\ displaystyle c}$${\ displaystyle {\ bar {c}}}$${\ displaystyle J ^ {PC} = 1 ^ {-} \! \,}$

J / ψ se rozpadá na 87,7% prostřednictvím silné nebo elektromagnetické interakce do hadronů. Celková elektromagnetická složka 25,4% je rozdělena do 13,5% hadronických koncových stavů a ​​6% každého leptonického koncového stavu se 2 miony nebo 2 elektrony .

Pro tak těžký mezon je velmi neobvyklé, že šířka rozpadu je tak úzká a že elektromagnetický rozpad může konkurovat silnému. Důvodem je, že obvyklý způsob rozpadu těžkých mezonů přidáním lehkého dvojice kvark-antikvark není z energetických důvodů možný a že zničení c a c prostřednictvím silné interakce vyžaduje k zachování parity alespoň tři gluony, a proto je potlačeno podle pravidla OZI .

Historie výzkumu

J / ψ byly objeveny téměř současně v roce 1974 dvěma skupinami, které jej nazývaly J a ψ - odtud zvláštní dvojité jméno. Jedna skupina pod Burtonem Richterem ji objevila ve Stanford Linear Accelerator Center , druhá skupina pod Samuelem Chao Chung Tingem v Brookhaven National Laboratory . Richter a Ting představili své výsledky veřejnosti na tiskové konferenci 11. listopadu 1974. Za objev této částice získali oba vědci v roce 1976 Nobelovu cenu za fyziku .

Objev J / ψ byl senzací, protože jeho šířka (energetická nejistota) je sotva tisícinou šířky ostatních mezonů v tomto energetickém rozmezí a jeho životnost (podle vztahu neurčitosti energie a času ) je dobrých 1000krát delší .

V tomto okamžiku model kvarku znal pouze tři kvarky (u, d, s); jediným hodnověrným vysvětlením tak mezonů s dlouhou životností byl nový, čtvrtý kvark. Tento „kouzelný“ kvark byl již teoreticky předpovězen a s J / could bylo možné jeho existenci považovat za jistou. Objev J / ψ tedy spustil takzvanou „listopadovou revoluci“ částicové fyziky, v důsledku čehož byly objeveny další mezony a baryony s kouzelnými kvantovými čísly.

Jedním z cílů výzkumu Charmonium je prozkoumat dosud ne zcela přesně známý potenciál silné interakce. Z hlediska Coulombovy síly je charmonium podobné pozitroniu, které je teoreticky velmi dobře pochopeno, až na rozdílné náboje a hmotnosti . Potenciální interakce se vypočítá z emisního a absorpčního spektra v přechodech mezi excitovaných stavů v charmonium. Po odečtení Coulombova potenciálu zůstává potenciál silné interakce a lze jej parametrizovat . V nejjednodušším případě se získá coulombův potenciál pro kvark-antikvarkový potenciál pro malá rozmezí a lineární potenciál pro větší vzdálenosti.

Drobnosti

Samuel Ting, který pro částici obhajoval jméno „J“, je čínského původu. Jeho příjmení („Dīng“ v přepisu Pinyin ) je napsáno znakem丁, který vypadá velmi podobně jako „J“. Ting tedy možná pojmenoval svůj objev po sobě. Sám Ting však podal jiné vysvětlení.

Viz také

• Seznam mezonů

Individuální důkazy

1. ↑ ^{a b} Informace o vlastnostech částic (informační pole) jsou převzaty z: C. Patrignani et al. ( Particle Data Group ): 2017 Review of Particle Physics. In: Chin. Fyz. Aktualizace C, 40, 100001 (2016) a 2017. Particle Data Group, přístup 22. května 2018 . 
2. ↑ Bogdan Povh a kol.: Částice a jádra. 6. vydání. Springer-Verlag GmbH, 2004, ISBN 3-540-21065-2
3. ↑ SLAC-SP-017 Collaboration (JE Augustin et al.): Discovery of a Narrow Resonance in e ⁺ e ^- Annihilation. In: Dopisy fyzické recenze. Svazek 33, 1974, s. 1406-1408 ( online )
4. ↑ E598 Collaboration (JJ Aubert et al.): Experimental Observation Of A Heavy Particle J. In: Physical Review Letters. Svazek 33, 1974, s. 1404-1406 ( online )
5. ^ Nobelova cena za fyziku 1976 Tisková zpráva. NobelPrize.org, 18. října 1976, přístup 18. září 2018 . 
6. ↑ Nějakou dobu jsme diskutovali o názvu nové částice. Někdo mě upozornil, že skutečně vzrušující stabilní částice jsou označeny římskými znaky - jako postulovaný W ₀ , mezilehlý vektorový boson, Z ₀ atd. - zatímco „klasické“ částice mají řecké označení jako ρ, ω atd. To v kombinaci se skutečností, že se naše práce v posledním desetiletí soustředila na elektromagnetický proud, nám dalo myšlenku nazvat tuto částici částicí J. Samuel Ting, Objev částice J, přednáška o Nobelově ceně, 11. prosince 1976 [1] ${\ textstyle j _ {\ mu} (x)}$

webové odkazy

• CLEO
• Heavy Flavour Averaging Group - aktuální sběr dat o fyzice těžkých kvarků