Hadrony

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
Cząstki elementarne
leptony
e μ τ
νe νμ ντ
kwarki
u c t
d s b
nośniki oddziaływań
γ Z0 W± gluon g
hadrony
mezony
π K J/ψ
ϒ B D
bariony
p n Λ Δ
Σ Ξ Ω
bozony
fermiony

Hadrony – w fizyce cząstek elementarnych grupa cząstek silnie oddziałujących złożonych z kwarków.

Właściwością hadronów jest ich liczba barionowa oraz całkowity ładunek elektryczny, choć budujące je kwarki mają ładunki ułamkowe (2/3 e lub –1/3 e).

Ze względu na liczbę barionową, hadrony dzielą się na bariony i mezony.

Budowa hadronu[edytuj | edytuj kod]

Kwarki mają kolor i zapach (są to nazwy nadane umownie pewnym liczbom kwantowym). Trzy kolory (czerwony, niebieski i zielony) są analogami ładunku elektrycznego. Wymiana gluonów (z gr. gluo – klej) między kolorowymi kwarkami jest przyczyną wiązania się kwarków w hadrony. Oddziaływanie to opisuje chromodynamika kwantowa.

Kwarki różnią się zapachem, istnieje sześć kwarków: dolny (d, down), górny (u, up), dziwny (s – strange), powabny (c – charm), niski (b – bottom) i wysoki (t – top) o ładunkach elektrycznych, odpowiednio parami: –1/3 e i +2/3 e. Gluonów jest osiem, są w chromodynamice analogami fotonu. W przeciwieństwie do fotonów, które nie mają ładunku elektrycznego, gluony mają kolor i oddziałują silnie. Konsekwencją tego oddziaływania jest swoboda asymptotyczna i uwięzienie kwarków.

Swoboda asymptotyczna oznacza, że kwarki są najbardziej swobodne wtedy, gdy są najbliżej siebie, przyciągają się zaś tym mocniej, im bardziej są od siebie oddalone. Jest to całkowicie przeciwnie niż w elektrodynamice (czy klasycznej grawitacji), gdzie oddziaływanie między ładunkami (masami) maleje wraz ze wzrostem odległości.

Rodzaje hadronów[edytuj | edytuj kod]

Zdecydowana większość znanych hadronów należy do jednego z dwóch rodzajów:

Bariony są fermionami (mają spin połówkowy), natomiast mezony są bozonami (mają spin całkowity). Bariony posiadają trzy kwarki walencyjne, a mezony tworzą pary kwark-antykwark. Oba te rodzaje cząstek są „bezbarwne”, czyli ich wypadkowy kolor jest biały. Wymiana mezonów między barionami jest przyczyną wiązania jądrowego, które tworzy jądra atomowe jako stany związane barionów.

Bariony zbudowane z przynajmniej jednego kwarku dziwnego (s) nazywamy hiperonami. Materię jądrową zbudowaną z hiperonów lub mezonów dziwnych (np. kaonów) nazywamy materią dziwną. Materia jądrowa może tworzyć stan związany grawitacyjnie – gwiazdę neutronową, hipotetycznie także materia dziwna może utworzyć gwiazdę dziwną.

Obecnie przybywa dowodów na istnienie tzw. hadronów egzotycznych, czyli stanów związanych tworzonych przez inną liczbę kwarków niż dwa lub trzy. Są one dozwolone przez chromodynamikę kwantową, jednak większość doniesień o ich wykryciu wciąż budzi duże kontrowersje w środowisku naukowym. W 2014 roku w eksperymencie LHCb zaobserwowano z bardzo wysokim poziomem prawdopodobieństwa powstawanie cząstki Z(4430), tworzonej przez cztery kwarki[1].

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Cian O'Luanaigh: LHCb confirms existence of exotic hadrons (ang.). CERN, 2014-04-09. [dostęp 2014-04-13]. [zarchiwizowane z adresu 2014-04-10].

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]