Phi mezon

Phi-mezon je elementární částice se skrytou zvláštností a izotopickým spinem 0, představující mezonové rezonance se sudým orbitálním kvantovým číslem [1] . Tvoří singlet, který doplňuje oktet vektorových mezonů, to znamená, že je analogem mezonu η′ .

Historie objevů

První důkazy o existenci mezonu φ byly získány v letech 1961-1962 v Brookhaven National Laboratory [2] . Na základě těchto údajů učinil Jun Sakurai předpoklad o povaze této rezonance [3] .

Spolehlivé potvrzení objevu mezonu φ bylo provedeno v roce 1962 v Bevatronu v Lawrence Berkeley National Laboratory [4] a v AGS synchrotronu v Brookhaven National Laboratory [5] .

V roce 1968 byl poprvé zaznamenán rozpad φ-mezonu na elektron-pozitronový pár na synchrofasotronu ve Spojeném ústavu pro jaderný výzkum [6] .

První excitovaný stav φ(1680) byl potvrzen v roce 1971 [7] , třetí φ(2170) byl objeven na urychlovači BEPC II v roce 2008 [8] .

Charakteristika

Níže jsou uvedeny charakteristiky nejlehčího φ-mezonu a jeho tři nejlépe prozkoumané excitované stavy.

Částice	Složení kvarku [9]	Klidová energie , MeV	J P C	Průměrná životnost, s	Základní režim rozpadu
φ(1020)	$s{\bar {s))$	1019,455 ± 0,020	1 --	1,54⋅10 −22	K + + K -
φ(1680)	$s{\bar {s))$	1680±20	1 --	4,4⋅10 −24	K + + K* − (892)
φ 3 (1850)	$s{\bar {s))$	1854±7	3 −−	7,6⋅10 −24	K + + K -
φ(2170)	$s{\bar {s))$	2162±7	1 --	6,6⋅10 −24	e ++ e− _

Režimy rozpadu

Jako všechny rezonance se i phi-mezon rozpadá hlavně díky silné interakci. Hlavní rozpady pro phi-mezon jsou rozpady na dva ka-mezony :

\varphi \to K^{+}+K^{-}

( pravděpodobnost 49,1 %) [10] ,

{\displaystyle \varphi \to K_{L}^{0}+K_{S}^{0))

(pravděpodobnost 33,9 %) [10] .

Dalším možným rozpadovým kanálem je rozpad na tři pi-mezony:

{\displaystyle \varphi \to \pi ^{+}+\pi ^{-}+\pi ^{0))

které se mohou vyskytnout buď přímo, nebo s vytvořením mezilehlé rezonance - rho-mezonu :

{\displaystyle \varphi \to \rho ^{\pm }+\pi ^{\mp }\to \pi ^{\pm }+\pi ^{0}+\pi ^{\mp ))

\varphi \to \rho ^{0}+\pi ^{0}\to \pi ^{+}+\pi ^{-}+\pi ^{0}

Celkový faktor větvení je v tomto případě pouze 15,4 % [10] , i když tento typ rozpadu je energeticky výhodnější, protože celková hmotnost tří pionů je 414,12 MeV/c², zatímco hmotnost dvojice kaonů je 985, 33 MeV/c² (nabitý) nebo 995,23 MeV/c² (neutrál). Potlačení tohoto kanálu je vysvětleno pravidlem Okubo-Zweig-Izuki .

Fí-mezon se také může rozpadnout v důsledku elektromagnetické interakce:

\varphi \to \eta +\gamma

(pravděpodobnost 1,3 %) [10] ,

\varphi \to \pi ^{0}+\gamma

(pravděpodobnost 0,0032 %) [10] .

Kromě toho je možný rozpad phi-mezonu na leptonový pár (elektron-pozitron nebo mion-antimuon), ale tento typ rozpadu je extrémně vzácný:

{\displaystyle \varphi \to e^{-}+e^{+))

(pravděpodobnost 2,98⋅10 -4 %) [10] ,

{\displaystyle \varphi \to \mu ^{-}+\mu ^{+))

(pravděpodobnost 2,85⋅10 -4 %) [10] .

Poznámky

↑ Schéma pojmenování hadronů . Získáno 25. července 2011. Archivováno z originálu 5. srpna 2011. (neurčitý)
↑ Bertanza, L.; Brisson, V.; Connolly, P.L.; Hart, E. L. a kol. Možné rezonance v Ξ π a K anti-K systémech // Phys . Rev. Lett.. - 1962. - Sv. 9 . — S. 180 .
↑ Sakurai, JJ Možná existence vektorového mezonu T=0 při 1020 MeV // Phys . Rev. Lett.. - 1962. - prosinec ( sv. 9 , č. 11 ). — S. 472–475 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.9.472 .
↑ Schlein, P.; Slater, W.E.; Smith, L. T.; Stork, D.H.; Ticho, HK Kvantová čísla 1020 MeV K anti-K rezonance // Phys . Rev. Lett.. - 1963. - Sv. 10 . - str. 368 .
↑ P. L. Connolly a kol. Existence a vlastnosti mezonu ϕ // Phys . Rev. Lett. : deník. - 1963. - 15. dubna ( roč. 10 , č. 8 ). - str. 371-376 .
↑ Astvacaturov, RG; Azimov, M.A.; Chuvilo, IV; Hladký, J. a kol. Pozorování φ → e+ e– Rozpad // Phys . Lett. B. - 1968. - Sv. 27 . — S. 45 . - doi : 10.1016/0370-2693(68)90330-4 .
↑ JAJ Matthews, JD Prentice, TS Yoon, JT Carroll, MW Firebaugh, WD Walker. Výroba a rozpad φ(1680) v π + d → pp π+ π− π0 při 6,95 GeV/c // Phys . Rev. D. - 1971. - 1. června ( sv. 3 ). — S. 2561 . - doi : 10.1103/PHYSREVD.3.2561 .
↑ M. Ablikim a kol. Pozorování Y(2175) v J=ψ → ηϕf0(980) (anglicky) // Phys. Rev. Lett.. - 2008. - Sv. 100 _ - doi : 10.1103/PhysRevLett.100.102003 .
↑ C. Amsler a kol. (2008): Quark Model archivován 30. července 2011 na Wayback Machine
↑ 1 2 3 4 5 6 7 R.L. Workman a kol. (Skupina údajů o částicích). Mezony. Souhrnné tabulky (anglicky) // Prog.Theor.Exp.Phys.. - 2022. - No. 083C01 . Archivováno z originálu 28. srpna 2022.

Částice ve fyzice

základní
částice

Fermiony

Kvarky	u d s C b t
Leptony	e -_ e + μ − • μ + τ − • τ + Neutrino ν e • ν e ν μ • ν μ ν τ • ν τ

bosony

Měřidlo	γ G W ± •Z 0
Skalární	Higgsův boson

Kompozitní
částice

hadrony

Baryony ( hyperony )	Nukleony p p n n Δ Λ Σ Ξ Ω Pentakvarky
mezony ( Quarkonia )	π η • η′ p ω φ J/ψ ϒ θ K B D T tetrakvarky

Sloučeniny základních a (nebo) složených částic

Obyčejný	Atomová jádra deuteron Triton Helion α atomy ionty Kationty Anionty molekul
Neobvyklý	Ve fyzice hyperjader : Λ -hypernuclei Hypervodík Hypertriton Σ -hyperjádra Exotické atomy : Mezoatomy Muonic Muonový vodík Hadronová pivoňka Kaonic Antiproton Σ -hyperonic Atomy leptonu pozitronium Muonium Dimuonium protonium Pivoňka mesomolekuly Dipositronium