쿼코늄

반물질
반입자 양전자 안티프로톤 안티뉴트론 항수소 항헬륨 오니아 역양성 수소 역양성 헬륨 뮤오늄 진성 뮤오늄 피오늄 포지트로늄 쿼코늄
개념과 현상 전멸 중입자형성 바리온 비대칭 혜성 CP 위반 중력 상호작용 양전자 방출
장치들 구름실 입자 가속기 안티프로톤 감속기 상대론적 중이온 충돌기 페닝 트랩
사용하다 양전자 방출 단층 촬영 연료 무기
사람과 몸 칼 데이비드 앤더슨 폴 디락 안드레이 사하로프 CERN
v t

입자 물리학에서, 쿼코늄(쿼크와 -onium, pl. Quarkonia)은 중성 입자와 반입자를 모두 만드는 무거운 쿼크와 그 자체의 반쿼크 성분인 무향 중간자이다.

라이트쿼크

가벼운 쿼크(위, 아래, 그리고 이상)는 무거운 쿼크보다 훨씬 덜 무겁다. 그래서 실험에서 실제로 보이는 물리적 상태(아래, 중간자⁰)는 가벼운 쿼크 상태의 양자 기계적 혼합물이다.참과 바닥 쿼크의 질량 차이가 훨씬 크고 가벼운 쿼크는 주어진 맛의 쿼크-반쿼크 쌍으로 잘 정의된 상태를 낳는다.

헤비쿼크

쿼코니아의 예로는 J/γ 중간자(charmonium, cc의


기저 상태)와 δ 중간자
(bottomonium



, bb)가 있다.톱 쿼크의 질량이 높기 때문에 톱 쿼크는 결합 상태가 형성되기 전에 전약 상호작용에 의해 붕괴하기 때문에 토포늄(δ 중간자)은 존재하지 않는다(강력 프로세스보다 약한 프로세스가 빠르게 진행되는 드문 예).보통, "쿼코늄"이라는 단어는 카르모늄과 바텀로늄만을 가리키며, 가벼운 쿼크-반쿼크 상태를 가리키지 않습니다.

샤르모니움

다음 표에서 동일한 입자는 분광기법 또는 질량을 사용하여 명명할 수 있습니다.경우에 따라서는 들뜸 시리즈가 사용된다: δ는 δ의 첫 번째 들뜸(이력상 J/γ
입자)이고, δ는 두 번째 들뜸 등.즉, 같은 셀 내의 이름은 동의어입니다.

일부 상태는 예측되지만 확인되지 않은 상태이고, 다른 상태는 확인되지 않은 상태입니다.최근 ^[1]CERN의 LHCb 실험에 의해 X(3872) 입자의 양자수가 측정되었습니다.이 측정에서는 다음과 같은 세 가지 옵션 중 세 번째 옵션을 제외하고 그 정체성을 명확히 했다.

• 카르모늄 혼성 상태
• D분자^{0
  ∗0}
  
• 1차원¹₂ 국가 후보

2005년, BaBar 실험은 Y(4260)^[2][3]라는 새로운 상태의 발견을 발표했다.CLEO와 Belle은 그 이후로 이러한 관찰을 뒷받침해 왔다.처음에 Y(4260)는 Charmonium 상태라고 생각되었지만, 그 증거는 D "분자", 4쿼크 구성체 또는 잡종 중간자와 같은 더 이국적인 설명을 암시합니다.

용어 기호 n2S+1LJ	IG(JPC)	파티클	질량(MeV/c2)[4]
11S0	0+(0−+)	§(1Sc)	2983.4±0.5
13S1	0−−− (1)	J/D(1S)	3096.900±0.006
11P1	0−+− (1)	hc(1P)	3525.38±0.11
13P0	0+(0++)	§(1Pc0)	3414.75±0.31
13P1	0+++ (1)	§(1Pc1)	3510.66±0.07
13P2	0+(2++)	§(1Pc2)	3556.20±0.09
21S0	0+(0−+)	(2S) 또는c ( cS)	3639.2±1.2
23S1	0−−− (1)	(2S) 또는 (3686)	3686.097±0.025
1차원12	0+(2−+)	§(1Dc2)
1차원31	0−−− (1)	§(3770)	3773.13±0.35
1차원32	0−(2−−)	§(1D2)
1차원33	0−(3−−)	§(1D3)[‡]
21P1	0−+− (1)	hc(2P)[‡]
23P0	0+(0++)	§(2Pc0)[‡]
23P1	0+++ (1)	§(2Pc1)[‡]
23P2	0+(2++)	§(2Pc2)[‡]
???	0+ (1++)*[]	X(3872)	3871.69±0.17
???	??(1−−)[†]	Y(4260)	4263+8 −9

주의:

[_* ] 확인이 필요합니다.

[]] 1 charmonium 상태로⁻⁻ 해석하는 것은 바람직하지 않습니다.

[]] 예측되었지만 아직 확인되지 않았습니다.

보텀로늄

다음 표에서 동일한 입자는 분광기법 또는 질량을 사용하여 명명할 수 있습니다.일부 상태는 예측되지만 확인되지 않은 상태이고, 다른 상태는 확인되지 않은 상태입니다.

용어 기호 n2S+1LJ	IG(JPC)	파티클	질량(MeV/c2)[5]
11S0	0+(0−+)	§( 1S b)	9390.9±2.8
13S1	0−−− (1)	δ (1S)	9460.30±0.26
11P1	0−+− (1)	h b(1P)	9899.3±0.8
13P0	0+(0++)	§( 1P b0)	9859.44±0.52
13P1	0+++ (1)	§( 1P b1)	9892.76±0.40
13P2	0+(2++)	§( 1P b2)	9912.21±0.40
21S0	0+(0−+)	§( 2S b)
23S1	0−−− (1)	δ (2S)	10023.26±0.31
1차원12	0+(2−+)	§( 1D b2)
1차원31	0−−− (1)	δ (1D)
1차원32	0−(2−−)	δ 2(1D)	10161.1±1.7
1차원33	0−(3−−)	δ 3(1D)
21P1	0−+− (1)	h b(2P)	10259.8±1.2
23P0	0+(0++)	§( 2P b0)	10232.5±0.6
23P1	0+++ (1)	§( 2P b1)	10255.46±0.55
23P2	0+(2++)	§( 2P b2)	10268.65±0.55
33S1	0−−− (1)	ϒ (3S)	10355.2±0.5
33P1	0+++ (1)	§ ( 3P b1)	10513.42±0.41(상태)±0.53(시스템)[6]
33P2	0+(2++)	§ ( 3P b2)	10524.02±0.57(상태)±0.53(시스템)[6]
43S1	0−−− (1)	ϒ (4S) 또는 ϒ(10580)	10579.4±1.2
53S1	0−−− (1)	ϒ (5S) 또는 ϒ(10860)	10865±8
63S1	0−−− (1)	ϒ (11020)	11019±8

주의:

[_* ] 예비 결과확인이 필요합니다.

δ
(1S) 상태는 1977년 레온 레더만이 이끄는 E288 실험팀이 페르미랍에서 발견한 것으로 바닥 쿼크를 포함한 최초의 입자였다.2011년 12월 21일, 거대 강입자 충돌기에서 발견된
_b2 최초의 입자가 δ(3P) 상태였습니다.발견 기사는 ^[7][8]arXiv에 최초로 게시되었습니다.2012년 4월, Tevatron의 Dö 실험은 Physical Review ^[9][10]D에 게재된 논문에서 그 결과를 확인했다.J = 1 및 J = 2 상태는 2018년 ^[6]CMS 실험을 통해 처음 해결되었다.

토포늄

세타 중간자는 정상 쿼크가 자연에서 중간자를 형성하기에는 너무 빨리 붕괴하기 때문에 자연에서 관찰되지 않았고 앞으로도 관찰되지 않을 것으로 예상됩니다.

이 섹션은 확장해야 합니다.추가해서 도와주시면 됩니다. (2017년 4월)

QCD와 쿼코늄

양자색역학(QCD)에서의 중간자 특성 계산은 완전히 비교란적이다.그 결과, 사용할 수 있는 유일한 일반적인 방법은 격자 ^{[citation needed]}QCD(LQCD) 기술을 사용한 직접 계산입니다.하지만 무거운 쿼코늄은 다른 기술들도 효과적이다.

결합 상태의 질량이 쿼크의 질량보다 훨씬 크기 때문에 중간자의 가벼운 쿼크는 상대론적 속도로 움직입니다.그러나 각각의 쿼코니아에서 부적과 바닥 쿼크의 속도는 상대론적 효과가 크게 감소하기에 충분히 작다.속도 $(\style$ \$mathbf${v$\})$는 charmonia의 경우 광속의 약 0.3배, bottomonia의 경우 광속의 약 0.1배인 것으로 추정된다.그런 다음 v${\displaystyle }$/$$ \ $displaystyle$\ $mathbf${ $v }$ /$c$ } $및$ v${\displaystyle {}^{}2{}^{}}$ / c$$ { { $displaystyle$ v$^{2}$ / $c^{2$의 거듭제곱으로 연산을 근사할 수 있습니다. 이 기법을 비상대론적 QCD(NRQCD)라고 합니다.

또한 NRQCD는 격자 게이지 이론으로 양자화되었으며, 이는 LQCD 계산이 사용할 수 있는 또 다른 기술을 제공한다.저핵질량과의 좋은 합성이 발견되었고, 이것은 LQCD의 최고의 비교란성 시험 중 하나를 제공한다.charmonium mass의 경우 합의는 그다지 좋지 않지만 LQCD 커뮤니티는 그들의 기술을 개선하기 위해 적극적으로 노력하고 있다.또한 쿼코니아 주의 폭과 주 간의 전이율과 같은 성질을 계산하는 작업도 수행되고 있다.

초기이지만 여전히 효과적인 기술은 쿼코늄 상태의 질량을 계산하기 위해 유효 전위 모델을 사용합니다.이 기술에서, 사람들은 쿼코늄 상태를 구성하는 쿼크의 움직임이 비상대적이라는 사실을 이용하여 그것들이 수소 원자의 비상대론적 모델과 같이 정적 전위 속에서 움직인다고 가정한다.가장 인기 있는 잠재적 모델 중 하나는 이른바 코넬(^[11]또는 깔때기) 잠재력입니다.

${\displaystyle V(r)=-{\frac {a}{r}}+b,r,}$

$여기$서$$r {\$displaystyle$r$$}은 쿼코늄 상태의 유효 반지름이며$,$ $a$ {\$displaystyle$ a$}$ 및$$$b{\displaystyle }$ {\$displaystyle$ b$}$는 파라미터입니다.

이 전위에는 두 가지 부분이 있습니다.첫 번째 부분인$/$ {\$display a/r$은 쿼크와 반쿼크 사이의 1 글루온 교환에 의해 유도되는 전위에 해당하며, $/\$ 1$/}$ 형태가$$ 전자기력에 의해 유도되는 잘 알려진 쿨롱 전위와 동일하기 때문에 전위의 쿨롱 부분이라고 알려져 있습니다.

두 번째 ${\displaystyle 부분}$인 $b{\displaystyle }$ r$\displaystyle$ b$,$$r$은 잠재력의 제한 부분으로 알려져 있으며 QCD의 잘 알려지지 않은 비교란 효과를 파라미터화한다.일반적으로 이 방법을 사용할 때는 쿼크의 파동함수에 편리한 형태를 취한 $후{\displaystyle }$ 잘 측정된 쿼코늄 상태의 질량에 계산결과를 적합시켜 \$displaystyle$ a$\$와 b$\displaystyle$ b$\$를 구한다.상대론적 및 다른 효과는 비 상대론적 양자역학에서 모델 수소 원자에 대해 하는 것과 같이 전위에 추가 항을 추가함으로써 이 접근법에 통합될 수 있습니다.

이 형식은 QCD에서${\displaystyle }O$까지(${\displaystyle {\mathrm{}}_{}^{}}$ ${\displaystyle {\text{QCD}}_{}^{}}$ ${\displaystyle 3{}_{}^{}{}^{}}$ r${\displaystyle {}^{}{2\mathrm{}}^{}}$)$${\style {$mathcal {O}}(\text{Q$})로$$파생되었습니다$.$$CD}}{3},r^{2}},$ 스미노(2003)의$$.^[12]긴 격자 계산 없이 쿼코늄 매개변수를 정확하게 예측할 수 있고, QCD에 의해 발생하는 쿼크 / 반쿼크 힘을 이해하는 데 유용할 수 있는 단거리 쿨롱 효과와 장거리 제한 효과 사이의 분리를 제공하기 때문에 인기가 있다.

쿼크-글루온 플라즈마 형성의 진단 도구로 쿼크옴니아가 제안되었다.플라즈마 내 무거운 쿼크의 수율에 따라 소실 및 형성의 강화가 모두 발생할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

• OZI 규칙

레퍼런스