Экзотические мезоны

Экзотические мезоны — это мезоны, квантовые числа которых невозможны в кварковой модели.

Указаны возможные мезоны-тетракварки. Зелёный цвет обозначает состояния с изоспином I=0, фиолетовый I=1/2, красный I=1. По вертикальной оси отложены массы.

Виды экзотических мезонов

Некварковые^{[прояснить]} модели мезонов включают:

1. экзотические мезоны, которые имеют набор квантовых чисел, невозможный в рамках кварковой модели.
2. глюоний, который состоит из одних глюонов и не содержит кварков
3. тетракварки, которые содержат две отдельные кварк-антикварковые пары
4. гибридные мезоны, которые содержат кварк-антикварковую пару и один или больше глюонов.

Все эти состояния могут быть классифицированы как мезоны, потому что они являются адронами и имеют нулевое барионное число. Глюболы должны быть ароматическими синглетами, то есть иметь нулевые изоспин, странность, очарование, прелесть и истинность. Как и остальные состояния частиц, они точно определяются квантовыми числами, которые являются простым представлением симметрии Пуанкаре, то есть J^PC (где J — момент импульса, P — внутренняя чётность, C — зарядовая чётность), и массой. Также для точного определения используется изоспин I мезона.

Обычно каждый мезон в рамках кварковой модели появляется в виде SU(3) ароматического нонета — октет и ароматический синглет. Оказывается, что глюбол — дополнительная частица вне нонета. Вопреки кажущейся простоте счета определение любого полученного состояния как глюбола, тетракварка или гибридного мезона остается неясным и умозрительным даже сегодня. Даже когда существует согласие о том, что одно из нескольких состояний является одним из таких мезонов за рамками кварковой модели, степень смешивания и точная классификация связаны с неопределённостями. Также проводится значительная экспериментальная работа для определения квантовых чисел каждого состояния и проверки точности полученных результатов. В итоге все определения за рамками кварковой модели являются неопределенными и умозрительными. Ниже рассматривается подробнее ситуация на конец 2004 года.

Предсказания моделей на решётках

Предсказания КХД на решётках для глюболов довольно устойчивы, по крайней мере, когда не учитываются виртуальные кварки. Два самых низких (по массе) состояния:

0^{+ +} с массой 1611±163 МэВ

2^{+ +} с массой 2232±310 МэВ

0^{− +} и другие экзотические глюболы, как, например, 0^{− −}, по прогнозам лежат выше 2 ГэВ. Глюболы обязательно являются изоскалярами, то есть имеют изоспин I=0.

Все гибридные мезоны основного состояния -0^{− +}, 1^{− +}, 1^{− −} и 2^{− +} — лежат немного ниже 2 ГэВ. Гибридный мезон с экзотическими квантовыми числами 1^{− +} находится на 1.9±0.2 ГэВ. Лучшие решёточные вычисления не упоминают о смешанных мезонных состояниях, поскольку сделаны без учета виртуальных кварков.

0^{+ +} состояния

Пока что выявлены пять изоскалярных резонансов:

f₀(600), f₀(980), f₀(1370), f₀(1500) и f₀(1710)

Из них f₀(600) обычно определяется как σ-мезон в киральных моделях. Рождение и распады f₀(1710) показывают, что он по всей видимости также является мезоном.

Кандидат на классификацию как глюбол

f₀(1370) и f₀(1500) не могут являться мезонами в рамках кварковой модели, поскольку один из них — дополнительная частица к мезонному нонету. Рождение состояния с большей массой в 2 фотонных реакциях, таких, как реакции 2γ → 2π или 2γ → 2K, не наблюдается. Распады также дают некоторые основания полагать, что один из них является глюболом.

Кандидат на классификацию как тетракварк

f₀(980) определяется некоторыми учеными как мезон-тетракварк вместе с I=1 состояниями a₀(980) и Κ^*₀(800). Два долгоживущих («узких» на жаргоне спектроскопии элементарных частиц) состояния: скалярное (0⁺⁺) состояние D_sJ(2317)^*± и векторный (1⁺) мезон D_sJ(2460)^*±, обнаруженные в CLEO и BaBar, также иногда определяются как состояния тетракварка. Однако для этих примеров возможны и другие объяснения.

2^{+ +} состояния

Определенно обнаружены два изоскалярных состояния — f₂(1270) и f'₂(1525). Другие состояния пока обнаружены не были. Поэтому трудно сказать больше об этих состояниях.

1^{− +} экзотические и другие состояния

Два изовекторных экзотических состояния π₁(1400) и π₁(1600) установлены точными экспериментами. Они определённо не глюболы, но могут быть тетракварками или гибридными мезонами.

0^{− +} π(1800), 1^{− −} ρ(1900) и 2^{− +} η_2<(1870) — довольно хорошо определённые состояния, которые иногда классифицируются предположительно как гибридные мезоны. Если такая классификация верна, то она хорошо согласуется с решёточными вычислениями, которые поместили несколько гибридных мезонов в этот диапазон масс.

См. также

• Кварковая модель
• Экзотические адроны и экзотические барионы
• Квантовая хромодинамика, аромат и КХД вакуум
• КХД на решётках
• Тетракварк

Литература

• Л. Г. Ландсберг. Экзотические мезоны // УФН. — 1990. — Т. 160. — С. 1—56.
• В. В. Анисович. Экзотические мезоны: поиск глюболов // УФН. — 1995. — Т. 165. — С. 1225—1247.
• В. В. Анисович. Систематизация кварк-антикварковых состояний и экзотические мезоны // УФН. — 2004. — Т. 174. — С. 49—72.