Phi meson

Phi-meson er en elementær partikel med skjult mærkelighed og isotopisk spin 0, der repræsenterer mesonresonanser med et lige orbitalt kvantetal [1] . Den danner en singlet, der komplementerer oktetten af vektormesoner, det vil sige, at den er en analog af η′-mesonen .

Opdagelseshistorie

Det første bevis for eksistensen af φ-mesonen blev opnået i 1961-1962 på Brookhaven National Laboratory [2] . Baseret på disse data lavede Jun Sakurai en antagelse om arten af denne resonans [3] .

Pålidelig bekræftelse af opdagelsen af φ-mesonen blev foretaget i 1962 på Bevatron ved Lawrence Berkeley National Laboratory [4] og ved AGS synkrotron ved Brookhaven National Laboratory [5] .

I 1968 blev henfaldet af en φ-meson til et elektron-positron-par registreret for første gang ved synkrofasotronen ved Joint Institute for Nuclear Research [6] .

Den første exciterede tilstand φ(1680) blev bekræftet i 1971 [7] , den tredje φ(2170) blev opdaget ved BEPC II- kollideren i 2008 [8] .

Karakteristika

Nedenfor er karakteristikaene for den letteste φ-meson og dens tre mest velundersøgte exciterede tilstande.

Partikel	Quark komposition [9]	Hvileenergi , MeV	J P C	Gennemsnitlig levetid, s	Grundlæggende henfaldstilstand
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− _

Decay modes

Som alle resonanser henfalder phi-mesonen hovedsageligt på grund af den stærke interaktion. De vigtigste henfald for en phi-meson er henfald i to ka-mesoner :

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

( sandsynlighed 49,1%) [10] ,

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

(sandsynlighed 33,9%) [10] .

En anden mulig henfaldskanal er henfaldet i tre pi-mesoner:

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

som kan forekomme enten direkte eller med dannelsen af en mellemresonans - rho-meson :

{\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}

Den samlede forgreningsfaktor i dette tilfælde er kun 15,4% [10] , selvom denne form for henfald er energimæssigt mere gunstig, da den samlede masse af tre pioner er 414,12 MeV/c², mens massen af et par kaoner er 985, 33 MeV/c² (opladet) eller 995,23 MeV/c² (neutral). Undertrykkelsen af denne kanal forklares af Okubo-Zweig-Izuki-reglen .

Også phi-mesonen kan henfalde på grund af elektromagnetisk interaktion:

\varphi \to \eta +\gamma

(sandsynlighed 1,3%) [10] ,

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

(sandsynlighed 0,0032%) [10] .

Derudover er henfaldet af en phi-meson til et leptonpar (elektron-positron eller muon-antimuon) muligt, men denne form for henfald er ekstremt sjælden:

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

(sandsynlighed 2,98⋅10 -4 %) [10] ,

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

(sandsynlighed 2,85⋅10 -4 %) [10] .

Noter

↑ Navneskema for hadroner . Hentet 25. juli 2011. Arkiveret fra originalen 5. august 2011. (ubestemt)
↑ Bertanza, L.; Brisson, V.; Connolly, P.L.; Hart, E.L. et al. Mulige resonanser i Ξ π og K anti-K systemer // Phys . Rev. Lett.. - 1962. - Vol. 9 . — S. 180 .
↑ Sakurai, JJ Mulig eksistens af en T=0 vektormeson ved 1020 MeV // Phys . Rev. Lett.. - 1962. - December ( bd. 9 , nr. 11 ). — S. 472–475 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.9.472 .
↑ Schlein, P.; Slater, W.E.; Smith, L.T.; Stork, D.H.; Ticho, HK Kvantetal af en 1020 MeV K anti-K resonans // Fysisk . Rev. Lett.. - 1963. - Vol. 10 . - S. 368 .
↑ P. L. Connolly et al. Eksistens og egenskaber af ϕ Meson // Phys . Rev. Lett. : journal. - 1963. - 15. april ( bind 10 , nr. 8 ). - s. 371-376 .
↑ Astvacaturov, RG; Azimov, M.A.; Chuvilo, IV; Hladky, J. et al. Observation af φ → e+ e– Decay // Phys . Lett. B. - 1968. - Bd. 27 . — S. 45 . - doi : 10.1016/0370-2693(68)90330-4 .
↑ JAJ Matthews, JD Prentice, TS Yoon, JT Carroll, MW Firebaugh, WD Walker. Produktion og henfald af φ(1680) i π + d → pp π+ π− π0 ved 6,95 GeV/c // Phys . Rev. D. - 1971. - 1. juni ( bind 3 ). — S. 2561 . - doi : 10.1103/PHYSREVD.3.2561 .
↑ M. Ablikim et al. Observation af Y(2175) i J=ψ → ηϕf0(980) (engelsk) // Phys. Rev. Lett.. - 2008. - Vol. 100 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.100.102003 .
↑ C. Amsler et al. (2008): Quark Model Arkiveret 30. juli 2011 på Wayback Machine
↑ 1 2 3 4 5 6 7 R.L. Workman et al. (Partikeldatagruppe). Mesoner. Opsummeringstabeller (engelsk) // Prog.Theor.Exp.Phys.. - 2022. - No. 083C01 . Arkiveret fra originalen den 28. august 2022.

Partikler i fysik

fundamentale
partikler

Fermioner

Quarks	u d s c b t
Leptoner	e- _ e + μ − • μ + τ − • τ + Neutrino ν e • ν e ν μ • ν μ ν τ • ν τ

Bosoner

Målestok	γ g W ± •Z 0
Skalar	Higgs boson

Sammensatte
partikler

hadroner

Baryoner ( Hyperoner )	Nukleoner s s n n Δ Λ Σ Ξ Ω Pentaquarks
Mesons ( Quarkonia )	π η • η′ s ω φ J/ψ ϒ θ K B D T Tetraquarks

Forbindelser af fundamentale og (eller) sammensatte partikler

Almindelig	Atomkerner deuteron Triton Helion α atomer ioner Kationer anioner molekyler
Usædvanlig	I hypernucleus fysik : Λ -hypernuclei Hyperhydrogen Hypertriton Σ -hypernuclei Eksotiske atomer : Mesoatomer Muonic Muonisk hydrogen Hadronic pæon Kaonic Antiproton Σ -hyperonisk Lepton atomer positronium Muonium Dimuonium protonium Pæon mesommolekyle Dipositronium