Кварконий
Кварко́ний — вид мезона, состоящий из кварка и антикварка одного и того же аромата[1]. Примерами таких частиц являются J/ψ-мезон (состояние чармония, cc) и ϒ-мезон (состояние боттомония, bb). Реальное связанное состояние t-кварка и антикварка — топоний, или тэта-мезон — не существует, поскольку t-кварк распадается путём слабого взаимодействия прежде, чем может сформировать связанное состояние (однако может существовать виртуальная пара tt). Обычно термин «кварконий» употребляется только применительно к тяжёлым ароматам. Это связано с тем, что физические состояния лёгких кварков (u, d и s), наблюдаемые в эксперименте, представляют собой квантово-механические суперпозиции всех ароматов. Большое различие в массах очарованного и прелестного кварков и лёгких ароматов приводит к тому, что состояния первых хорошо описываются в терминах кварк-антикварковых пар одного аромата.
Содержание
Состояния чармония
В представленной таблице одни и те же частицы могут быть названы с использованием спектроскопической нотации или путём указания их массы. В некоторых случаях используются серии возбуждений: Ψ′ — первое возбуждение Ψ (исторически это состояние называется J/ψ), Ψ″ — второе возбуждение и т. д.
Некоторые состояния предсказаны, но пока не обнаружены; другие не подтверждены. Квантовые числа частицы X(3872) неизвестны, по поводу её структуры идёт дискуссия. Это может быть
- кандидат в состояние 11D2;
- гибридное состояние чармония;
- молекула <math>D^0\bar D^{*0}.</math>
В 2005 году в эксперименте BaBar объявили об открытии нового состояния Y(4260).[2][3] Эксперименты CLEO и Belle также подтвердили его существование. Первоначально считалось, что это состояние чармония, однако имеются свидетельства более экзотической природы этой частицы, например молекула D-мезонов, система 4-х кварков или гибридный мезон.
| Терм n2S + 1LJ | IG(JPC) | Частица | Масса (МэВ/c²) [pdglive.lbl.gov/listing.brl?fsizein=1&group=MXXX025] |
|---|---|---|---|
| 11S0 | 0+(0−+) | ηc(1S) | 2980,3 ± 1,2 |
| 1³S1 | 0−(1−−) | J/ψ(1S) | 3096,916 ± 0,011 |
| 11P1 | 0−(1+−) | hc(1P) | 3525,93 ± 0,27 |
| 1³P0 | 0+(0++) | χc0(1P) | 3414,75 ± 0,31 |
| 1³P1 | 0+(1++) | χc1(1P) | 3510,66 ± 0,07 |
| 1³P2 | 0+(2++) | χc2(1P) | 3556,20 ± 0,09 |
| 21S0 | 0+(0−+) | ηc(2S) или η′c | 3637 ± 4 |
| 2³S1 | 0−(1−−) | ψ(3686) | 3686,09 ± 0,04 |
| 11D2 | 0+(2−+) | ηc2(1D)† | |
| 1³D1 | 0−(1−−) | ψ(3770) | 3772,92 ± 0,35 |
| 1³D2 | 0−(2−−) | ψ2(1D) | |
| 1³D3 | 0−(3−−) | ψ3(1D)† | |
| 21P1 | 0−(1+−) | hc(2P)† | |
| 2³P0 | 0+(0++) | χc0(2P)† | |
| 2³P1 | 0+(1++) | χc1(2P)† | |
| 2³P2 | 0+(2++) | χc2(2P)† | |
| ???? | 0?(??)† | X(3872) | 3872,2 ± 0,8 |
| ???? | ??(1−−) | Y(4260) | 4260+8−9 |
Примечания:
- * Требует подтверждения.
- † Предсказан, но пока не обнаружен.
- † Интерпретируется как состояние чармония 1−−.
Состояния боттомония
В представленной таблице одни и те же частицы могут быть названы с использованием спектроскопической нотации или путём указания их массы.
Некоторые состояния предсказаны, но пока не обнаружены; другие не подтверждены.
| Терм n2S + 1LJ | IG(JPC) | Частица | Масса (МэВ/c²) [pdglive.lbl.gov/listing.brl?fsizein=1&group=MXXX025] |
|---|---|---|---|
| 11S0 | 0+(0−+) | ηb(1S) | 9388,9+3,1−2,3 |
| 1³S1 | 0−(1−−) | Υ(1S) | 9460,30 ± 0,26 |
| 11P1 | 0−(1+−) | hb(1P) | |
| 1³P0 | 0+(0++) | χb0(1P) | 9859,44 ± 0,52 |
| 1³P1 | 0+(1++) | χb1(1P) | 9892,76 ± 0,40 |
| 1³P2 | 0+(2++) | χb2(1P) | 9912,21 ± 0,40 |
| 21S0 | 0+(0−+) | ηb(2S) | |
| 2³S1 | 0−(1−−) | Υ(2S) | 10023,26 ± 0,31 |
| 11D2 | 0+(2−+) | ηb2(1D) | |
| 1³D1 | 0−(1−−) | Υ(1D) | 10161,1 ± 1,7 |
| 1³D2 | 0−(2−−) | Υ2(1D) | |
| 1³D3 | 0−(3−−) | Υ3(1D) | |
| 21P1 | 0−(1+−) | hb(2P) | |
| 2³P0 | 0+(0++) | χb0(2P) | 10232,5 ± 0,6 |
| 2³P1 | 0+(1++) | χb1(2P) | 10255,46 ± 0,55 |
| 2³P2 | 0+(2++) | χb2(2P) | 10268,65 ± 0,55 |
| 3³S1 | 0−(1−−) | Υ(3S) | 10355,2 ± 0,5 |
| 4³S1 | 0−(1−−) | Υ(4S) или Υ(10580) | 10579,4 ± 1,2 |
| 5³S1 | 0−(1−−) | Υ(10860) | 10865 ± 8 |
| 6³S1 | 0−(1−−) | Υ(11020) | 11019 ± 8 |
Примечания:
- * Предварительный результат, требуется подтверждение.
Кварконий в КХД
Расчёты свойств мезонов в квантовой хромодинамике (КХД) носят непертурбативный характер. Поэтому единственным доступным общим методов остаётся прямой расчёт с использованием КХД на решётке. Однако существуют и другие методы, также эффективные применительно к тяжёлому кварконию.
Лёгкие кварки в мезоне движутся с релятивистскими скоростями, поскольку масса их связанного состояния много больше масс самих составляющих кварков. Но скорость очарованного и прелестного кварков в соответствующих состояниях кваркония существенно меньше, и релятивистские эффекты затрагивают такие состояния в меньшей степени. Оценки этих скоростей v дают около 0,3 скорости света для чармония и 0,1 для боттомония. Таким образом расчёты таких состояний могут проводиться путём разложения по степеням малого параметра v/c. Этот метод получил название нерелятивистской КХД (non-relativistic QCD — NRQCD).
Нерелятивистская КХД также квантуется как калибровочная теория на решётке, что позволяет использовать ещё один подход в расчётах КХД на решётке. Таким образом было получено хорошее согласие с экспериментом в значении масс боттомония, и это является одним из лучших свидетельств состоятельности метода КХД на решётке. Для масс чармония согласие не такое хорошее, но учёные работают над улучшением данного метода. Также ведётся работа в направлении вычислений таких свойств, как ширины состояний кваркония и вероятности перехода между состояниями.
Ещё один исторически ранний, но до сих пор эффективный метод использует модель эффективного потенциала для расчёта масс состояний кваркония. Предполагается, что кварки, составляющие кварконий, движутся с нерелятивистскими скоростями в статическом потенциале, подобно тому, как это происходит с электроном в нерелятивистской модели атома водорода. Один из наиболее популярных модельных потенциалов носит название потенциала Корнелла:
- <math>V(r) = \frac{a}{r} + br,</math>
где r — эффективный радиус связанного состояния, a и b — некие параметры. Такой потенциал состоит из двух частей. Первая, a/r, отвечает потенциалу, создаваемому одноглюонным обменом между кварком и антикварком, и называется кулоновской частью, поскольку повторяет вид кулоновского потенциала электромагнитного поля, также пропорционального 1/r. Вторая часть, br, отвечает эффекту конфайнмента кварков. Обычно при использовании данного подхода берётся удобная форма волновой функции кварков, а параметры a и b определяются путём подгонки к экспериментально измеренным значениям масс кваркониев. Релятивистские и прочие эффекты могут быть учтены путём добавления дополнительных членов к потенциалу, подобно тому, как это делается для атома водорода в нерелятивистской квантовой механике.
Последний метод не имеет качественного теоретического обоснования, однако весьма популярен, поскольку позволяет довольно точно предсказывать параметры кваркония, избегая длительных вычислений на решётке, а также разделяет влияние короткодействующего кулоновского потенциала и дальнодействующего эффекта конфайнмента. Это оказывается полезно для понимания характера сил между кварком и антикварком в КХД.
Значение
Изучение кваркония представляет интерес с точки зрения определения параметров кварк-глюонного взаимодействия. Мезоны проще для изучения, так как состоят только из двух кварков, а кварконий для этих целей подходит лучше всего из-за симметричности.
См. также
Напишите отзыв о статье "Кварконий"
Примечания
- ↑ Суффикс -оний (-onium) применяется для обозначения связанных систем, состоящих из частицы и соответствующей античастицы; иногда для таких систем используется общий термин оний.
- ↑ [www.infn.it/news/newsen.php?id=351 A new particle discovered by BaBar experiment]. Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (6 July 2005). Проверено 6 марта 2010. [www.webcitation.org/66558YwbX Архивировано из первоисточника 11 марта 2012].
- ↑ B. Aubert et al. (BaBar Collaboration). [www.arxiv.org/abs/hep-ex/0506081 Observation of a broad structure in the π+π−J/ψ mass spectrum around 4.26 GeV/c2] (2005).
Литература
- Э. Д. Блум, Г. Дж. Фелдман, [ufn.ru/ru/articles/1983/3/f/ Кварконий], УФН, том 139, стр. 529—551, март 1983. DOI: 10.3367/UFNr.0139.198303f.0529
- Г. В. Пахлова, П. Н. Пахлов, С. И. Эйдельман, [ufn.ru/ru/articles/2010/3/a/ Экзотический чармоний], УФН, том 180, стр. 225—248, март 2010. DOI: 10.3367/UFNr.0180.201003a.0225.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Кварконий
– Ты решительно едешь, Andre? – сказала ему сестра.– Слава богу, что могу ехать, – сказал князь Андрей, – очень жалею, что ты не можешь.
– Зачем ты это говоришь! – сказала княжна Марья. – Зачем ты это говоришь теперь, когда ты едешь на эту страшную войну и он так стар! M lle Bourienne говорила, что он спрашивал про тебя… – Как только она начала говорить об этом, губы ее задрожали и слезы закапали. Князь Андрей отвернулся от нее и стал ходить по комнате.
– Ах, боже мой! Боже мой! – сказал он. – И как подумаешь, что и кто – какое ничтожество может быть причиной несчастья людей! – сказал он со злобою, испугавшею княжну Марью.
Она поняла, что, говоря про людей, которых он называл ничтожеством, он разумел не только m lle Bourienne, делавшую его несчастие, но и того человека, который погубил его счастие.
– Andre, об одном я прошу, я умоляю тебя, – сказала она, дотрогиваясь до его локтя и сияющими сквозь слезы глазами глядя на него. – Я понимаю тебя (княжна Марья опустила глаза). Не думай, что горе сделали люди. Люди – орудие его. – Она взглянула немного повыше головы князя Андрея тем уверенным, привычным взглядом, с которым смотрят на знакомое место портрета. – Горе послано им, а не людьми. Люди – его орудия, они не виноваты. Ежели тебе кажется, что кто нибудь виноват перед тобой, забудь это и прости. Мы не имеем права наказывать. И ты поймешь счастье прощать.
– Ежели бы я был женщина, я бы это делал, Marie. Это добродетель женщины. Но мужчина не должен и не может забывать и прощать, – сказал он, и, хотя он до этой минуты не думал о Курагине, вся невымещенная злоба вдруг поднялась в его сердце. «Ежели княжна Марья уже уговаривает меня простить, то, значит, давно мне надо было наказать», – подумал он. И, не отвечая более княжне Марье, он стал думать теперь о той радостной, злобной минуте, когда он встретит Курагина, который (он знал) находится в армии.
Княжна Марья умоляла брата подождать еще день, говорила о том, что она знает, как будет несчастлив отец, ежели Андрей уедет, не помирившись с ним; но князь Андрей отвечал, что он, вероятно, скоро приедет опять из армии, что непременно напишет отцу и что теперь чем дольше оставаться, тем больше растравится этот раздор.
– Adieu, Andre! Rappelez vous que les malheurs viennent de Dieu, et que les hommes ne sont jamais coupables, [Прощай, Андрей! Помни, что несчастия происходят от бога и что люди никогда не бывают виноваты.] – были последние слова, которые он слышал от сестры, когда прощался с нею.
«Так это должно быть! – думал князь Андрей, выезжая из аллеи лысогорского дома. – Она, жалкое невинное существо, остается на съедение выжившему из ума старику. Старик чувствует, что виноват, но не может изменить себя. Мальчик мой растет и радуется жизни, в которой он будет таким же, как и все, обманутым или обманывающим. Я еду в армию, зачем? – сам не знаю, и желаю встретить того человека, которого презираю, для того чтобы дать ему случай убить меня и посмеяться надо мной!И прежде были все те же условия жизни, но прежде они все вязались между собой, а теперь все рассыпалось. Одни бессмысленные явления, без всякой связи, одно за другим представлялись князю Андрею.
Князь Андрей приехал в главную квартиру армии в конце июня. Войска первой армии, той, при которой находился государь, были расположены в укрепленном лагере у Дриссы; войска второй армии отступали, стремясь соединиться с первой армией, от которой – как говорили – они были отрезаны большими силами французов. Все были недовольны общим ходом военных дел в русской армии; но об опасности нашествия в русские губернии никто и не думал, никто и не предполагал, чтобы война могла быть перенесена далее западных польских губерний.
Князь Андрей нашел Барклая де Толли, к которому он был назначен, на берегу Дриссы. Так как не было ни одного большого села или местечка в окрестностях лагеря, то все огромное количество генералов и придворных, бывших при армии, располагалось в окружности десяти верст по лучшим домам деревень, по сю и по ту сторону реки. Барклай де Толли стоял в четырех верстах от государя. Он сухо и холодно принял Болконского и сказал своим немецким выговором, что он доложит о нем государю для определения ему назначения, а покамест просит его состоять при его штабе. Анатоля Курагина, которого князь Андрей надеялся найти в армии, не было здесь: он был в Петербурге, и это известие было приятно Болконскому. Интерес центра производящейся огромной войны занял князя Андрея, и он рад был на некоторое время освободиться от раздражения, которое производила в нем мысль о Курагине. В продолжение первых четырех дней, во время которых он не был никуда требуем, князь Андрей объездил весь укрепленный лагерь и с помощью своих знаний и разговоров с сведущими людьми старался составить себе о нем определенное понятие. Но вопрос о том, выгоден или невыгоден этот лагерь, остался нерешенным для князя Андрея. Он уже успел вывести из своего военного опыта то убеждение, что в военном деле ничего не значат самые глубокомысленно обдуманные планы (как он видел это в Аустерлицком походе), что все зависит от того, как отвечают на неожиданные и не могущие быть предвиденными действия неприятеля, что все зависит от того, как и кем ведется все дело. Для того чтобы уяснить себе этот последний вопрос, князь Андрей, пользуясь своим положением и знакомствами, старался вникнуть в характер управления армией, лиц и партий, участвовавших в оном, и вывел для себя следующее понятие о положении дел.
Когда еще государь был в Вильне, армия была разделена натрое: 1 я армия находилась под начальством Барклая де Толли, 2 я под начальством Багратиона, 3 я под начальством Тормасова. Государь находился при первой армии, но не в качестве главнокомандующего. В приказе не было сказано, что государь будет командовать, сказано только, что государь будет при армии. Кроме того, при государе лично не было штаба главнокомандующего, а был штаб императорской главной квартиры. При нем был начальник императорского штаба генерал квартирмейстер князь Волконский, генералы, флигель адъютанты, дипломатические чиновники и большое количество иностранцев, но не было штаба армии. Кроме того, без должности при государе находились: Аракчеев – бывший военный министр, граф Бенигсен – по чину старший из генералов, великий князь цесаревич Константин Павлович, граф Румянцев – канцлер, Штейн – бывший прусский министр, Армфельд – шведский генерал, Пфуль – главный составитель плана кампании, генерал адъютант Паулучи – сардинский выходец, Вольцоген и многие другие. Хотя эти лица и находились без военных должностей при армии, но по своему положению имели влияние, и часто корпусный начальник и даже главнокомандующий не знал, в качестве чего спрашивает или советует то или другое Бенигсен, или великий князь, или Аракчеев, или князь Волконский, и не знал, от его ли лица или от государя истекает такое то приказание в форме совета и нужно или не нужно исполнять его. Но это была внешняя обстановка, существенный же смысл присутствия государя и всех этих лиц, с придворной точки (а в присутствии государя все делаются придворными), всем был ясен. Он был следующий: государь не принимал на себя звания главнокомандующего, но распоряжался всеми армиями; люди, окружавшие его, были его помощники. Аракчеев был верный исполнитель блюститель порядка и телохранитель государя; Бенигсен был помещик Виленской губернии, который как будто делал les honneurs [был занят делом приема государя] края, а в сущности был хороший генерал, полезный для совета и для того, чтобы иметь его всегда наготове на смену Барклая. Великий князь был тут потому, что это было ему угодно. Бывший министр Штейн был тут потому, что он был полезен для совета, и потому, что император Александр высоко ценил его личные качества. Армфельд был злой ненавистник Наполеона и генерал, уверенный в себе, что имело всегда влияние на Александра. Паулучи был тут потому, что он был смел и решителен в речах, Генерал адъютанты были тут потому, что они везде были, где государь, и, наконец, – главное – Пфуль был тут потому, что он, составив план войны против Наполеона и заставив Александра поверить в целесообразность этого плана, руководил всем делом войны. При Пфуле был Вольцоген, передававший мысли Пфуля в более доступной форме, чем сам Пфуль, резкий, самоуверенный до презрения ко всему, кабинетный теоретик.
Кроме этих поименованных лиц, русских и иностранных (в особенности иностранцев, которые с смелостью, свойственной людям в деятельности среди чужой среды, каждый день предлагали новые неожиданные мысли), было еще много лиц второстепенных, находившихся при армии потому, что тут были их принципалы.
В числе всех мыслей и голосов в этом огромном, беспокойном, блестящем и гордом мире князь Андрей видел следующие, более резкие, подразделения направлений и партий.
Первая партия была: Пфуль и его последователи, теоретики войны, верящие в то, что есть наука войны и что в этой науке есть свои неизменные законы, законы облического движения, обхода и т. п. Пфуль и последователи его требовали отступления в глубь страны, отступления по точным законам, предписанным мнимой теорией войны, и во всяком отступлении от этой теории видели только варварство, необразованность или злонамеренность. К этой партии принадлежали немецкие принцы, Вольцоген, Винцингероде и другие, преимущественно немцы.
Вторая партия была противуположная первой. Как и всегда бывает, при одной крайности были представители другой крайности. Люди этой партии были те, которые еще с Вильны требовали наступления в Польшу и свободы от всяких вперед составленных планов. Кроме того, что представители этой партии были представители смелых действий, они вместе с тем и были представителями национальности, вследствие чего становились еще одностороннее в споре. Эти были русские: Багратион, начинавший возвышаться Ермолов и другие. В это время была распространена известная шутка Ермолова, будто бы просившего государя об одной милости – производства его в немцы. Люди этой партии говорили, вспоминая Суворова, что надо не думать, не накалывать иголками карту, а драться, бить неприятеля, не впускать его в Россию и не давать унывать войску.
