Méson

Na física de partículas, um meson () é um tipo de partícula subatômica hadrônica composta por um número igual de quarks e antiquarks, geralmente um de cada, unidos pela interação forte. Como os mésons são compostos de subpartículas de quark, eles têm um tamanho físico significativo, um diâmetro de aproximadamente um femtômetro (10⁻¹⁵ m), que é cerca de 0,6 vezes o tamanho de um próton ou nêutron. Todos os mésons são instáveis, com a duração mais longa de apenas alguns décimos de nanossegundo. Os mésons mais pesados decaem para mésons mais leves e, finalmente, para elétrons, neutrinos e fótons estáveis.

Fora do núcleo, os mésons aparecem na natureza apenas como produtos de vida curta de colisões de energia muito alta entre partículas feitas de quarks, como raios cósmicos (prótons e nêutrons de alta energia) e matéria bariônica. Mesons são rotineiramente produzidos artificialmente em ciclotrons ou outros aceleradores de partículas nas colisões de prótons, antiprótons ou outras partículas.

Mésons de maior energia (mais massivos) foram criados momentaneamente no Big Bang, mas não se acredita que desempenhem um papel na natureza atualmente. No entanto, esses mésons pesados são regularmente criados em experimentos de aceleradores de partículas que exploram a natureza dos quarks mais pesados que compõem os mésons mais pesados.

Os mésons fazem parte da família de partículas de hádrons, que são definidas simplesmente como partículas compostas por dois ou mais quarks. Os outros membros da família dos hádrons são os bárions: partículas subatômicas compostas de números ímpares de quarks de valência (pelo menos 3), e alguns experimentos mostram evidências de mésons exóticos, que não possuem o conteúdo de quark de valência convencional de dois quarks (um quark e um antiquark), mas 4 ou mais.

Porque os quarks têm um spin 1/ 2, a diferença no número de quarks entre mésons e bárions resulta em mésons convencionais de dois quarks sendo bósons, enquanto bárions são férmions.

Cada tipo de meson tem uma antipartícula correspondente (antimeson) em que os quarks são substituídos por seus antiquarks correspondentes e vice-versa. Por exemplo, um pião positivo (
π⁺
) é feito de um quark up e um antiquark down; e sua antipartícula correspondente, o píon negativo (
π^-
), é composto por um antiquark up e um quark down.

Como os mésons são compostos de quarks, eles participam tanto da interação fraca quanto da interação forte. Mesons com carga elétrica líquida também participam da interação eletromagnética. Os mésons são classificados de acordo com seu conteúdo de quark, momento angular total, paridade e várias outras propriedades, como paridade C e paridade G. Embora nenhum méson seja estável, aqueles de menor massa são, no entanto, mais estáveis do que os de maior massa e, portanto, são mais fáceis de observar e estudar em aceleradores de partículas ou em experimentos de raios cósmicos. O grupo mais leve de mésons é menos massivo do que o grupo mais leve de bárions, o que significa que eles são mais facilmente produzidos em experimentos e, portanto, exibem certos fenômenos de alta energia mais prontamente do que os bárions. Mas os mésons podem ser bastante massivos: por exemplo, o méson J/Psi (
J/ψ
) contendo o quark charm, visto pela primeira vez em 1974, tem cerca de três vezes a massa de um próton, e o méson upsilon (
ϒ
) contendo o quark bottom, visto pela primeira vez em 1977, é cerca de dez vezes mais massivo.

História

A partir de considerações teóricas, em 1934, Hideki Yukawa previu a existência e a massa aproximada do "meson" como o portador da força nuclear que mantém os núcleos atômicos juntos. Se não houvesse força nuclear, todos os núcleos com dois ou mais prótons se separariam devido à repulsão eletromagnética. Yukawa chamou sua partícula transportadora de méson, de μέσος mesos, a palavra grega para "intermediário", porque sua massa prevista estava entre a do elétron e a do próton, que tem cerca de 1.836 vezes a massa do elétron. Yukawa ou Carl David Anderson, que descobriu o múon, originalmente nomeou a partícula de "mesotron", mas foi corrigido pelo físico Werner Heisenberg (cujo pai era professor de grego na Universidade de Munique). Heisenberg apontou que não há "tr" na palavra grega "mesos".

O primeiro candidato a méson de Yukawa, na terminologia moderna conhecido como múon, foi descoberto em 1936 por Carl David Anderson e outros nos produtos de decaimento das interações de raios cósmicos. O "mu méson" tinha a massa certa para ser o portador da força nuclear forte de Yukawa, mas ao longo da década seguinte, tornou-se evidente que não era a partícula certa. Eventualmente, descobriu-se que o "mu méson" não participou da interação nuclear forte, mas se comportou como uma versão pesada do elétron e acabou sendo classificado como um lépton como o elétron, em vez de um méson. Os físicos, ao fazerem essa escolha, decidiram que outras propriedades além da massa das partículas deveriam controlar sua classificação.

Houve anos de atrasos na pesquisa de partículas subatômicas durante a Segunda Guerra Mundial (1939–1945), com a maioria dos físicos trabalhando em projetos aplicados para necessidades de guerra. Quando a guerra terminou em agosto de 1945, muitos físicos retornaram gradualmente à pesquisa em tempos de paz. O primeiro méson verdadeiro a ser descoberto foi o que mais tarde seria chamado de "pi méson" (ou pião). Durante 1939-1942, Debendra Mohan Bose e Bibha Chowdhuri expuseram chapas fotográficas de meio-tom de Ilford nas regiões montanhosas de alta altitude de Darjeeling e observaram longas trilhas ionizantes curvas que pareciam ser diferentes das trilhas de partículas alfa ou prótons. Em uma série de artigos publicados na Nature, eles identificaram uma partícula cósmica com massa média próxima a 200 vezes a massa do elétron. Essa descoberta foi feita em 1947 com chapas de emulsão fotográfica de tom completo melhoradas, por Cecil Powell, Hugh Muirhead, César Lattes e Giuseppe Occhialini, que estavam investigando produtos de raios cósmicos na Universidade de Bristol, na Inglaterra, com base em filmes fotográficos colocados no Cordilheira dos Andes. Alguns desses mésons tinham aproximadamente a mesma massa que o já conhecido mu "meson", mas pareciam decair nele, levando o físico Robert Marshak a levantar a hipótese em 1947 de que era na verdade um méson novo e diferente. Nos anos seguintes, mais experimentos mostraram que o píon estava realmente envolvido em interações fortes. Acredita-se também que o píon (como uma partícula virtual) seja o principal portador de força para a força nuclear em núcleos atômicos. Outros mésons, como os rho mésons virtuais, também estão envolvidos na mediação dessa força, mas em menor grau. Após a descoberta do pion, Yukawa recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1949 por suas previsões.

No passado, a palavra mesão às vezes era usada para significar qualquer portador de força, como "o méson Z0", que está envolvido na mediação da interação fraca. No entanto, esse uso caiu em desuso e os mésons agora são definidos como partículas compostas de pares de quarks e antiquarks.

Visão geral

Spin, momento angular orbital e momento angular total

Spin (número quântico S) é uma quantidade vetorial que representa o "intrínseco" momento angular de uma partícula. Ele vem em incrementos de 1/2 ħ.

Quarks são férmions—especificamente neste caso, partículas com spin 1/2 (S = 1/ 2). Como as projeções de rotação variam em incrementos de 1 (ou seja, 1 ħ), um único quark tem um vetor de spin de comprimento 1/2, e tem duas projeções de rotação, (S_z = +1/2 ou S_z = −+1/ 2). Dois quarks podem ter seus spins alinhados, caso em que os dois vetores de spin se somam para formar um vetor de comprimento S = 1 com três possíveis projeções de rotação (S_z = +1, S_z = 0, e S_z = −1), e sua combinação é chamada de méson vetorial ou trigêmeo spin-1. Se dois quarks tiverem spins alinhados de forma oposta, os vetores de spin se somam para formar um vetor de comprimento S = 0, e apenas uma projeção de rotação (S_z = 0), chamado de méson escalar ou singleto spin-0. Como os mésons são feitos de um quark e um antiquark, eles são encontrados em estados de spin tripleto e singleto. Os últimos são chamados de mésons escalares ou mésons pseudoescalares, dependendo de sua paridade (veja abaixo).

Existe outra quantidade de momento angular quantizado, chamado momento angular orbital (número quântico L), que é o momento angular momento devido a quarks orbitando um ao outro, e também vem em incrementos de 1 ħ. O momento angular total (número quântico J) de uma partícula é a combinação dos dois momentos angulares intrínsecos (spin) e o orbital momento angular. Pode assumir qualquer valor de J = |L − S| até J = |L + S| em incrementos de 1.

Os físicos de partículas estão mais interessados em mésons sem momento angular orbital (L = 0), portanto, os dois grupos de mésons os mais estudados são os S = 1; L = 0 e S = 0; L = 0, que corresponde a J = 1 e J = 0, embora não sejam os únicos. Também é possível obter partículas J = 1 de S = 0 e L = 1. Como distinguir entre o S = 1, L = 0 e S = 0, L = 1 mésons é uma área ativa de pesquisa em espectroscopia de mésons.

P-paridade

P-paridade é a paridade esquerda-direita, ou paridade espacial, e foi a primeira de várias "paridades" descoberto, e por isso é frequentemente chamado apenas de “paridade”. Se o universo fosse refletido em um espelho, a maioria das leis da física seria idêntica - as coisas se comportariam da mesma maneira, independentemente do que chamamos de "esquerda" e o que chamamos de "certo". Este conceito de reflexão do espelho é chamado de paridade (P). A gravidade, a força eletromagnética e a interação forte se comportam da mesma maneira, independentemente de o universo ser ou não refletido em um espelho e, portanto, dizem que conservam a paridade (P -simetria). No entanto, a interação fraca diferencia "esquerda" da "direita", um fenômeno chamado violação de paridade (P-violação).

Com base nisso, pode-se pensar que, se a função de onda para cada partícula (mais precisamente, o campo quântico para cada tipo de partícula) fosse simultaneamente invertida, então o novo conjunto de funções de onda satisfaria perfeitamente as leis da física (além da interação fraca). Acontece que isso não é bem verdade: para que as equações sejam satisfeitas, as funções de onda de certos tipos de partículas devem ser multiplicadas por -1, além de serem invertidas no espelho. Diz-se que esses tipos de partículas têm paridade negativa ou ímpar (P = −1 ou, alternativamente, P = −), enquanto as outras partículas têm paridade positiva ou par (P = +1, ou alternativamente P = +).

Para mésons, a paridade está relacionada ao momento angular orbital pela relação:

P= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =(- Sim. - Sim. 1)L+1{displaystyle P=left(-1right)^{L+1}}

onde o L é o resultado da paridade do harmônico esférico correspondente da função de onda. O "+1" vem do fato de que, de acordo com a equação de Dirac, um quark e um antiquark têm paridades intrínsecas opostas. Portanto, a paridade intrínseca de um méson é o produto das paridades intrínsecas do quark (+1) e antiquark (-1). Como são diferentes, seu produto é −1 e, portanto, contribui com o "+1" que aparece no expoente.

Como consequência, todos os mésons sem momento angular orbital (L = 0) têm paridade ímpar (P = −1).

C-paridade

C é definida apenas para mésons que são suas próprias antipartículas (ou seja, mésons neutros). Representa se a função de onda do méson permanece a mesma sob o intercâmbio de seu quark com seu antiquark. Se

|qq? ? )) = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =|q? ? q)) {displaystyle |q{bar {q}}rangle =|{bar {q}}qrangle }

então, o méson é "C par" (C = +1). Por outro lado, se

|qq? ? )) = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =- Sim. - Sim. |q? ? q)) {displaystyle |q{bar {q}}rangle =-|{bar {q}}qrangle }

então o méson é "C ímpar" (C = −1).

C-paridade raramente é estudada por conta própria, mas mais comumente em combinação com P-paridade em CP-paridade. A paridade CP foi originalmente pensada para ser conservada, mas mais tarde descobriu-se que era violada em raras ocasiões em interações fracas.

G-paridade

G é uma generalização da paridade C. Em vez de simplesmente comparar a função de onda depois de trocar quarks e antiquarks, ele compara a função de onda depois de trocar o méson pelo anti-timeson correspondente, independentemente do conteúdo de quark.

Se

|q1q? ? 2)) = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =|q? ? 1q2)) {displaystyle |q_{1}{bar {q}}_{2}rangle =|{bar {q}}_{1}q_{2}rangle }

então, o méson é "G par" (G = +1). Por outro lado, se

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então o méson é "G ímpar" (G = −1).

Isospin e carga

Combinações de um u, Dou S quark e um u, Dou S antiquark em JJ^P = 0^{- Sim.} configuração form a nonet.

Combinações de um u, Dou S quark e um u, Dou S antiquark em JJ^P = 1^{- Sim.} configuração também formar uma nonet.

Modelo isospin original

O conceito de isospin foi proposto pela primeira vez por Werner Heisenberg em 1932 para explicar as semelhanças entre prótons e nêutrons sob a interação forte. Embora tivessem cargas elétricas diferentes, suas massas eram tão semelhantes que os físicos acreditavam que eram na verdade a mesma partícula. As diferentes cargas elétricas foram explicadas como sendo o resultado de alguma excitação desconhecida semelhante ao spin. Essa excitação desconhecida foi posteriormente apelidada de isospin por Eugene Wigner em 1937.

Quando os primeiros mésons foram descobertos, eles também foram vistos através dos olhos do isospin e, portanto, acreditava-se que os três píons fossem a mesma partícula, mas em diferentes estados de isospin.

A matemática do isospin foi modelada após a matemática do spin. As projeções do isospin variavam em incrementos de 1, assim como as do spin, e a cada projeção era associado um "estado carregado". Porque a "partícula de píon" tinha três "estados carregados", dizia-se que era de isospin I = 1. Seus "estados carregados"
π⁺
,
π⁰
e
π⁻
, correspondia às projeções isospin I₃ = +1 I₃ = 0 e I₃ = −1 respectivamente. Outro exemplo é a "partícula rho", também com três estados carregados. Seus "estados carregados"
ρ⁺
,
ρ⁰
e
ρ⁻
, correspondia às projeções isospin I₃ = +1 I₃ = 0 e I₃ = −1 respectivamente.

Substituição pelo modelo quark

Essa crença durou até Murray Gell-Mann propor o modelo de quark em 1964 (contendo originalmente apenas o u, d, e quarks s). O sucesso do modelo isospin agora é entendido como um artefato das massas semelhantes dos quarks u e d. Como os quarks u e d têm massas semelhantes, as partículas feitas com o mesmo número deles também têm massas semelhantes.

A composição exata dos quarks u e d determina a carga, porque u quarks carregam carga ++ 2/3 enquanto d quarks carregam carga -+1/3. Por exemplo, os três píons têm cargas diferentes

• 
  D⁺
  Não.
  u
  
  D
  )
• 
  D⁰
  = uma superposição quântica (
  u
  
  u
  ) e (
  D
  
  D
  ) Estados Unidos
• 
  D^{- Sim.}
  Não.
  D
  
  u
  )

mas todos eles têm massas semelhantes (c. 140 MeV/c²), pois cada um deles é composto de um mesmo número total de quarks up e down e antiquarks. Sob o modelo isospin, eles foram considerados uma única partícula em diferentes estados carregados.

Depois que o modelo de quark foi adotado, os físicos notaram que as projeções de isospin estavam relacionadas ao conteúdo de quark up e down das partículas pela relação

Eu...3= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =12Não.(nu- Sim. - Sim. nu? ? )- Sim. - Sim. (nD- Sim. - Sim. nD? ? )],Não. Eu sei. {1}{2}}left[left(n_{text{u}}-n_{bar {text{u}}}right)-left(n_{text{d}}-n_{bar {text{d}}}right],}

onde os símbolos n são a contagem de quarks e antiquarks up e down.

Na "imagem de isospin", os três píons e três rós eram considerados os diferentes estados de duas partículas. No entanto, no modelo quark, os rhos são estados excitados de píons. Isospin, embora transmita uma imagem imprecisa das coisas, ainda é usado para classificar hádrons, levando a uma nomenclatura não natural e muitas vezes confusa.

Como os mésons são hádrons, a classificação isospin também é usada para todos eles, com o número quântico calculado adicionando I₃ = +1/2 para cada quark-ou-antiquark up-or-down carregado positivamente (quarks up e antiquarks down) e I₃ = −1/2 para cada quark-ou-antiquark up-ou-down carregado negativamente (antiquarks up e quarks down).

Números quânticos de sabor

O número quântico de estranheza S (não confundir com o spin) foi observado subindo e descendo junto com a massa da partícula. Quanto maior a massa, menor (mais negativa) a estranheza (mais quarks s). As partículas podem ser descritas com projeções de isospin (relacionadas à carga) e estranheza (massa) (veja as figuras uds nonet). À medida que outros quarks foram descobertos, novos números quânticos foram criados para ter descrições semelhantes de nonets udc e udb. Como apenas as massas u e d são semelhantes, essa descrição da massa e carga da partícula em termos de isospin e números quânticos de sabor só funciona bem para os nonets feitos de um u, um d e outro quark e se decompõe para os outros nonets (por exemplo ucb nonet). Se todos os quarks tivessem a mesma massa, seu comportamento seria chamado de simétrico, porque todos se comportariam exatamente da mesma maneira em relação à interação forte. Porém, como os quarks não têm a mesma massa, eles não interagem da mesma forma (exatamente como um elétron colocado em um campo elétrico irá acelerar mais do que um próton colocado no mesmo campo por causa de sua massa mais leve), e a simetria diz-se que está quebrado.

Notou-se que a carga (Q) estava relacionada com a projeção isospin (I₃), o número bariônico ( B) e números quânticos de sabor (S, C, B′, T) pelo Fórmula de Gell-Mann-Nishijima:

Q= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =Eu...3+12(B+S+C+B? ? +T),Não. Q=I_{3}+{frac {1}{2}}(B+S+C+B^{prime }+T),}

onde S, C, B′ e T representam a estranheza, o charme, o fundo e o topo números quânticos de sabor, respectivamente. Eles estão relacionados ao número de quarks estranho, charme, inferior e superior e antiquark de acordo com as relações:

S= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =- Sim. - Sim. (nS- Sim. - Sim. nS? ? )C= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =+(nc- Sim. - Sim. nc? ? )B? ? = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =- Sim. - Sim. (nb)- Sim. - Sim. nb)? ? )T= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =+(n)- Sim. - Sim. n)? ? ),{displaystyle {begin{aligned}S&=-(n_{text{s}}-n_{bar {text{s}}}C&=+(n_{text{c}}-n_{bar {text{c}}})\ B^{prime }&=-(n_{text{b}}-n_{bar {text{b}}}\\ T&=+(n_{text{t}}-n_{bar {text{t}}}),end{aligned}}}

o que significa que a fórmula de Gell-Mann–Nishijima é equivalente à expressão de carga em termos de conteúdo de quark:

Q= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = =23Não.(nu- Sim. - Sim. nu? ? )+(nc- Sim. - Sim. nc? ? )+(n)- Sim. - Sim. n)? ? )]- Sim. - Sim. 13Não.(nD- Sim. - Sim. nD? ? )+(nS- Sim. - Sim. nS? ? )+(nb)- Sim. - Sim. nb)? ? )].- Sim. {2}{3}}[(n_{text{u}}-n_{bar {text{u}}})+(n_{text{c}})+(n_{text{d}})+(n_{text{t}}-n_{bar {text{t}}})]-{frac {1}{3}}[(n_{text{d}}-n_{bar

Classificação

Mesons são classificados em grupos de acordo com seu isospin (I), momento angular total (J), paridade (P), G -paridade (G) ou C-paridade (C) quando aplicável, e conteúdo de quark (q). As regras de classificação são definidas pelo Particle Data Group e são bastante complicadas. As regras são apresentadas abaixo, em forma de tabela para simplificar.

Tipos de méson

Mesons são classificados em tipos de acordo com suas configurações de spin. Algumas configurações específicas recebem nomes especiais com base nas propriedades matemáticas de sua configuração de rotação.

Nomenclatura

Mesons sem sabor

Mésons sem sabor são mésons feitos de pares de quarks e antiquarks do mesmo sabor (todos os seus números quânticos de sabor são zero: S = 0, C = 0, B' = 0, T = 0). As regras para mésons sem sabor são:

Nomenclatura de mesons sem sabor

q q conteúdo	Eu...	JJPC
		0-+, 2-+, 4-+,	1+−, 3+−5+−,	1-..., 2-..., 3-...,	0++1++, 2++,
u D uu? ? - Sim. - Sim. DD? ? 2{displaystyle mathrm {tfrac {u{bar {u}}-d{bar (d) Não. D u	1	- Sim. π) π.	b)+ b)0 b)- Sim.	- Sim. Ç ρ--	um+ um0 um- Sim.
Mistura de u u , D D , S S	0	? η	h H.	ω φ	f F.
c c	0	η	hc	?	χc
b) b)	0	η	hb)	Sim.	χb)
) )	0	?	h)	θ	χ)

Além disso

• Quando o estado espectroscópico do meson é conhecido, é adicionado em parênteses.
• Quando o estado espectroscópico é desconhecido, a massa (em MeV/c2) é adicionada em parênteses.
• Quando o meson está em seu estado de terra, nada é adicionado em parênteses.

Mesons com sabor

Os mésons com sabor são mésons compostos por um par de quarks e antiquarks de diferentes sabores. As regras são mais simples neste caso: o símbolo principal depende do quark mais pesado, o sobrescrito depende da carga e o subscrito (se houver) depende do quark mais leve. Em forma de tabela, são eles:

Além disso

• Se o J^P está na "série normal" (i.e., J^P = 0⁺1^{- Sim.}, 2⁺, 3^{- Sim.},...), um superscript ∗ é adicionado.
• Se o meson não é pseudoscalar (J^P = 0^{- Sim.}) ou vector (J)^P = 1^{- Sim.}), JJ é adicionado como um subscript.
• Quando o estado espectroscópico do meson é conhecido, é adicionado em parênteses.
• Quando o estado espectroscópico é desconhecido, a massa (em MeV/c2) é adicionada em parênteses.
• Quando o meson está em seu estado de terra, nada é adicionado em parênteses.

Mesons exóticos

Há evidências experimentais de partículas que são hádrons (isto é, são compostas de quarks) e têm cor neutra com número de bárions zero e, portanto, por definição convencional, são mésons. No entanto, essas partículas não consistem em um único par quark/antiquark, como fazem todos os outros mésons convencionais discutidos acima. Uma categoria provisória para essas partículas são os mésons exóticos.

Existem pelo menos cinco ressonâncias exóticas de mésons cuja existência foi confirmada experimentalmente por dois ou mais experimentos independentes. A mais significativa delas estatisticamente é a Z(4430), descoberta pelo experimento Belle em 2007 e confirmada pelo LHCb em 2014. É candidata a ser um tetraquark: uma partícula composta por dois quarks e dois antiquarks. Veja o artigo principal acima para outras ressonâncias de partículas que são candidatas a serem mésons exóticos.

Lista

Mesões pseudoescalares

Nome da partícula	Partícula símbolo	Antiparticular símbolo	Quark. conteúdo	Massa de repouso (MeV/c2)	Eu...G	JJPC	S	C	B '	Vida média (s)	Comumente decai para (>5% de decaimentos)
Pioneiro	- Sim.	π.	uD	139.57018.±0,00035	1- Sim.	0- Sim.	0	0	0	(2.6033)±0,0005)×10.-8	μ+ + Proc?
Pioneiro	π)	Si mesmo.	uu? ? - Sim. - Sim. DD? ? 2{displaystyle mathrm {tfrac {u{bar {u}}-d{bar (d) {2}}} ,}	134.9766±0,0006	1- Sim.	0-+	0	0	0	(8,4±0,6)×10.-17	γ + γ
Eta meson	?	Si mesmo.	uu? ? +DD? ? - Sim. - Sim. 2SS? ? 6{displaystyle mathrm {tfrac} Não. {u}+d{bar {d}}-2s{bar - Sim. {6}}} ,}	547.853±0,024	0+	0-+	0	0	0	(5.0)±0,3)×10.-19.	γ + γ ou π) + π) + π) ou - Sim. + π) + π.
Eta prime meson	η(958)	Si mesmo.	uu? ? +DD? ? +SS? ? 3(em inglês) {u}+d{bar {d}}+s{bar {s}}}{sqrt {3}}} ,}	95.66±0,24	0+	0-+	0	0	0	(3.2±0,2)×10.- Sim.	- Sim. + π. + ? ou (Ç + γ) / (- Sim. + π. + γ) ou π) + π) + ?
Charme eta meson	η(1S)	Si mesmo.	cc	2980.3±1.2.	0+	0-+	0	0	0	(2.5)±0,3)×10.-23	Ver modos de decaimento ηc
Fundo de mesão	η(1S)	Si mesmo.	b)b)	9300±40	0+	0-+	0	0	0	Desconhecido	Ver modos de decaimento ηb
Kaon.	K+	K...	uS	493.677±0,016	1?2	0- Sim.	1	0	0	(1.2380)±0,0021)×10.-8	μ+ + Proc? ou - Sim. + π) ou π) + E... + Processo ou - Sim. + π)
Kaon.	K0	K0	DS	497.614±0,024	1?2	0- Sim.	1	0	0
K-Short	K0S	Si mesmo.	DS? ? +SD? ? 2(em inglês) {s}}+s{bar (d) {2}}} ,}	497.614±0,024	1?2	0- Sim.	(*)	0	0	(8,953±0,005)×10.- Sim.	- Sim. + π. ou π) + π)
K-Long	K0L	Si mesmo.	DS? ? - Sim. - Sim. SD? ? 2{displaystyle mathrm {tfrac {d{bar {s}}-s{bar (d) {2}}} ,}	497.614±0,024	1?2	0- Sim.	(*)	0	0	(5.116±0,020)×10.-8	D. + E + Processo ou D. + μ∓ + Proc? ou π) + π) + π) ou - Sim. + π) + π.
D meson	D+	D...	cD	1869.62±0,20	1?2	0- Sim.	0	+ 1	0	(1.040±0,007)×10.-12.	Ver modos de decaimento D+
D meson	D0	D0	cu	1864.84±0,17	1?2	0- Sim.	0	+ 1	0	(4.101)±0,015)×10.-13	Ver modos de decaimento D0
estranho D meson	D+	D−s	cS	1968.49±0,34	0	0- Sim.	+ 1	+ 1	0	(5.00)±0,07)×10.-13	Ver modos de decaimento D+s
B meson	B+	B.	ub)	5279.15±0.31	1?2	0- Sim.	0	0	+ 1	(1.638)±0,011)×10.-12.	Ver modos de decaimento B+
B meson	B0	B0	Db)	5279.53±33	1?2	0- Sim.	0	0	+ 1	(1.530)±0,009)×10.-12.	Ver modos de decaimento B0
Estranho B meson	B0s	B0s	Sb)	5366.3±0.6	0	0- Sim.	- Sim.	0	+ 1	1.470+0.026 -0.027×10.-12.	Ver modos de decaimento B0s
Charme B meson	B+c	B-c	cb)	6276±4	0	0- Sim.	0	+ 1	+ 1	(4.6±0.7)×10.-13	Ver modos de decaimento B+c

^[a] ^ Maquiagem inexata devido a massas de quark diferentes de zero.
^[b] ^ PDG informa a largura de ressonância (Γ). Aqui a conversão τ = ħ⁄Γ é dado em seu lugar.
^[c] ^ Estado próprio forte. Sem tempo de vida definido (veja as notas kaon abaixo)
^[d] ^ A massa do
K⁰
_L e
K⁰
_S são dados como os do
K⁰
. No entanto, sabe-se que uma diferença entre as massas do
K⁰
_L e
K⁰
_S na ordem de 2.2×10⁻¹¹ MeV/c² existe.
^[e] ^ Estado próprio fraco. Falta na maquiagem um pequeno termo de violação de CP (veja as notas sobre kaons neutros abaixo).

Mesões vetoriais

Particle name	Particle symbol	Antiparticle symbol	Quark content	Rest mass (MeV/c2)	IG	JPC	S	C	B'	Mean lifetime (s)	Commonly decays to (>5% of decays)
Charged rho meson	ρ+(770)	ρ−(770)	ud	775.4±0.4	1+	1−	0	0	0	~4.5×10−24	π± + π0
Neutral rho meson	ρ0(770)	Self	u u ¯ − d d ¯ 2 {displaystyle mathrm {tfrac {u{bar {u}}-d{bar {d}}}{sqrt {2}}} }	775.49±0.34	1+	1−−	0	0	0	~4.5×10−24	π+ + π−
Omega meson	ω(782)	Self	u u ¯ + d d ¯ 2 {displaystyle mathrm {tfrac {u{bar {u}}+d{bar {d}}}{sqrt {2}}} }	782.65±0.12	0−	1−−	0	0	0	(7.75±0.07)×10−23	π+ + π0 + π− or π0 + γ
Phi meson	ϕ(1020)	Self	ss	1019.445±0.020	0−	1−−	0	0	0	(1.55±0.01)×10−22	K+ + K− or K0S + K0L or (ρ + π) / (π+ + π0 + π−)
J/Psi	J/ψ	Self	cc	3096.916±0.011	0−	1−−	0	0	0	(7.1±0.2)×10−21	See J/ψ(1S) decay modes
Upsilon meson	ϒ(1S)	Self	bb	9460.30±0.26	0−	1−−	0	0	0	(1.22±0.03)×10−20	See ϒ(1S) decay modes
Kaon	K∗+	K∗−	us	891.66±0.026	1⁄2	1−	1	0	0	~7.35×10−20	See K∗(892) decay modes
Kaon	K∗0	K∗0	ds	896.00±0.025	1⁄2	1−	1	0	0	(7.346±0.002)×10−20	See K∗(892) decay modes
D meson	D∗+(2010)	D∗−(2010)	cd	2010.27±0.17	1⁄2	1−	0	+1	0	(6.9±1.9)×10−21	D0 + π+ or D+ + π0
D meson	D∗0(2007)	D∗0(2007)	cu	2006.97±0.19	1⁄2	1−	0	+1	0	>3.1×10−22	D0 + π0 or D0 + γ
strange D meson	D∗+s	D∗−s	cs	2112.3±0.5	0	1−	+1	+1	0	>3.4×10−22	D∗+ + γ or D∗+ + π0
B meson	B∗+	B∗−	ub	5325.1±0.5	1⁄2	1−	0	0	+1	Unknown	B+ + γ
B meson	B∗0	B∗0	db	5325.1±0.5	1⁄2	1−	0	0	+1	Unknown	B0 + γ
Strange B meson	B∗0s	B∗0s	sb	5412.8±1.3	0	1−	−1	0	+1	Unknown	B0s+γ
Charmed B meson†	B∗+c	B∗−c	cb	Unknown	0	1−	0	+1	+1	Unknown	Unknown

^[f] ^ PDG informa a largura de ressonância (Γ). Aqui a conversão τ = ħ⁄Γ é dado em seu lugar.
^[g] ^ O valor exato depende do método usado. Consulte a referência fornecida para obter detalhes.

Notas sobre kaons neutros

Existem duas complicações com kaons neutros:

• Devido à mistura de kaon neutro, o K0S e K0L não são eigenstates de estranheza. No entanto, eles são eigenstates da força fraca, que determina como eles decaem, então estas são as partículas com vida definida.
• As combinações lineares dadas na tabela para o K0S e K0L não estão exatamente corretos, pois há uma pequena correção devido à violação do CP. Veja a violação do CP em kaons.

Observe que esses problemas também existem em princípio para outros mésons neutros e com sabor; no entanto, os auto-estados fracos são considerados partículas separadas apenas para kaons por causa de seus tempos de vida dramaticamente diferentes.