Mesón phi

Phi-meson es una partícula elemental con extrañeza oculta y giro isotópico 0, que representa resonancias de mesones con un número cuántico orbital par [1] . Forma un singlete que complementa el octeto de mesones vectoriales, es decir, es un análogo del mesón η′ .

Historial de descubrimientos

La primera evidencia de la existencia del mesón φ se obtuvo en 1961-1962 en el Laboratorio Nacional de Brookhaven [2] . Basándose en estos datos, Jun Sakurai hizo una suposición sobre la naturaleza de esta resonancia [3] .

La confirmación confiable del descubrimiento del mesón φ se realizó en 1962 en el Bevatron en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley [4] y en el sincrotrón AGS en el Laboratorio Nacional Brookhaven [5] .

En 1968, la descomposición de un mesón φ en un par electrón-positrón se registró por primera vez en el sincrofasotrón del Instituto Conjunto para la Investigación Nuclear [6] .

El primer estado excitado φ(1680) se confirmó en 1971 [7] , el tercero φ(2170) se descubrió en el colisionador BEPC II en 2008 [8] .

Características

A continuación se muestran las características del mesón φ más ligero y sus tres estados excitados mejor estudiados.

Partícula	Composición de quarks [9]	Energía en reposo , MeV	JPC _ _	Vida media, s	Modo de decaimiento básico
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− _

Modos de decaimiento

Como todas las resonancias, el mesón phi decae principalmente debido a la fuerte interacción. Las principales desintegraciones de un mesón phi son desintegraciones en dos mesones ka :

{\ estilo de visualización \ varphi \ a K ^ {+} + K ^ {-}}

( probabilidad 49.1%) [10] ,

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

(probabilidad 33,9%) [10] .

Otro posible canal de descomposición es la descomposición en tres pi-mesones:

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

que puede ocurrir directamente o con la formación de una resonancia intermedia - rho-meson :

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

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

El factor de ramificación total en este caso es solo del 15,4% [10] , aunque este tipo de decaimiento es energéticamente más favorable, ya que la masa total de tres piones es 414,12 MeV/c², mientras que la masa de un par de kaones es 985, 33 MeV/c² (cargado) o 995,23 MeV/c² (neutro). La supresión de este canal se explica por la regla Okubo-Zweig-Izuki .

Además, el mesón phi puede decaer debido a la interacción electromagnética:

{\ estilo de visualización \ varphi \ to \ eta + \ gamma}

(probabilidad 1.3%) [10] ,

{\ estilo de visualización \ varphi \ to \ pi ^ {0} + \ gamma}

(probabilidad 0,0032%) [10] .

Además, la descomposición de un mesón phi en un par de leptones (electrón-positrón o muón-antimuón) es posible, pero este tipo de descomposición es extremadamente raro:

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

(probabilidad 2.98⋅10 -4 %) [10] ,

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

(probabilidad 2,85⋅10 -4 %) [10] .

Notas

↑ Esquema de nombres para hadrones . Consultado el 25 de julio de 2011. Archivado desde el original el 5 de agosto de 2011. (indefinido)
↑ Bertanza, L.; Brisson, V.; Connolly, PL; Hart, EL et al. Posibles Resonancias en los Sistemas Ξ π y K anti-K // Phys . Rvdo. Lett.. - 1962. - Vol. 9 _ — Pág. 180 .
↑ Sakurai, JJ Posible existencia de un mesón vectorial T=0 a 1020 MeV // Phys . Rvdo. Lett.. - 1962. - Diciembre ( vol. 9 , no. 11 ). — Pág. 472–475 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.9.472 .
↑ Schlein, P.; Slater, WE; Smith, LT; Cigüeña, DH; Ticho, HK Números cuánticos de una resonancia K anti-K de 1020 MeV // Phys . Rvdo. Lett.. - 1963. - Vol. 10 _ - Pág. 368 .
↑ P. L. Connolly et al. Existencia y Propiedades del Mesón ϕ // Phys . Rvdo. Letón. : diario. - 1963. - 15 de abril ( vol. 10 , no. 8 ). - P. 371-376 .
↑ Astvacaturov, RG; Azimov, MA; Chuvilo, IV; Hladky, J. et al. Observación de φ → e+ e– Decay // Phys . Letón. B.- 1968.- vol. 27 . — Pág. 45 . - doi : 10.1016/0370-2693(68)90330-4 .
↑ JAJ Matthews, JD Prentice, TS Yoon, JT Carroll, MW Firebaugh, WD Walker. Producción y decaimiento de φ(1680) en π + d → pp π+ π− π0 a 6,95 GeV/c // Phys . Rvdo. D.- 1971.- 1 de junio ( vol. 3 ). — Pág. 2561 . -doi : 10.1103/ PHYSREVD.3.2561 .
↑ M. Ablikim et al. Observación de Y(2175) en J=ψ → ηϕf0(980) (inglés) // Phys. Rvdo. Lett.. - 2008. - Vol. 100 _ -doi : 10.1103 / PhysRevLett.100.102003 .
↑ C. Amsler et al. (2008): Quark Model Archivado el 30 de julio de 2011 en Wayback Machine .
↑ 1 2 3 4 5 6 7 L.R. Workman et al. (Grupo de datos de partículas). mesones. Tablas resumen (inglés) // Prog.Theor.Exp.Phys.. - 2022. - No. 083C01 . Archivado desde el original el 28 de agosto de 2022.

Partículas en física

partículas fundamentales

Fermiones

quarks	tu d s C b t
leptones	e -_ mi + μ − • μ + τ − • τ + neutrino ν mi • ν mi ν μ • ν μ ν τ • ν τ

bosones

Medir	γ gramo W ± •Z 0
Escalar	bosón de Higgs

partículas compuestas

hadrones

Bariones ( Hiperones )	Nucleones pags pags norte norte Δ Λ Σ Ξ Ω Pentaquarks
Mesones ( quarkonia )	π η • η′ pags ω φ J/ψ ϒ θ k B D T tetraquarks

Compuestos de partículas fundamentales y (o) compuestas

Común	núcleos atómicos deuterón Tritón Helión α átomos iones cationes aniones moléculas
Inusual	En física de hipernúcleos : Λ -hipernúcleos Hiperhidrógeno hipertritón Σ -hipernúcleos Átomos exóticos : Mesoátomos Muónico Hidrógeno muónico Hadrónico peonía Kaónico Antiprotón Σ -hiperónica átomos de leptón positronio muonio dimuonio protonio Peonía mesomolécula dipositronio