Baryon

Isospin e chargeEdit

Combinações de três u, d ou s quarks formam os bárions com um spin-3/2 forma a uds baryon decuplet

Combinações de três u, d ou s quarks formam os bárions com um spin-1/2 forma a uds baryon octeto

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

esta crença durou até que Murray Gell-Mann propôs o modelo quark em 1964 (contendo originalmente apenas os quarks u, d E s). O sucesso do modelo isospin é agora entendido como o resultado das massas similares de quarks u e D. Uma vez que quarks u E d têm massas semelhantes, partículas feitas do mesmo número então também têm massas semelhantes. A composição específica exata dos quarks u E d determina a carga, pois os quarks u carregam carga +2/3 enquanto os quarks d carregam carga -1/3. Por exemplo, os quatro Deltas de todos possuem diferentes cargas (
Δ++
(uuu),
Δ+
(uud),
Δ0
(udd),
Δ−
(ddd)), mas semelhantes, massas (~1,232 MeV/c2), como eles são feitos de uma combinação de três u ou d quarks. Sob o modelo isospin, eles foram considerados como uma única partícula em diferentes estados carregados.

a matemática da isospina foi modelada a partir do spin. As projeções de isospina variaram em incrementos de 1, assim como as do spin, e a cada projeção foi associado um “estado carregado”. Uma vez que a” partícula Delta “tinha quatro” estados carregados”, foi dito ser de isospin i = 3/2. O seu “cobrado estados”
Δ++
,
Δ+
,
Δ0
, e
Δ−
, correspondeu ao isospin projeções I3 = +3/2, I3 = +1/2, I3 = -1/2 e I3 = -3/2, respectivamente. Outro exemplo é a “partícula nucleon”. Como havia dois nucleons “Estados carregados”, foi dito ser de isospina 1/2. O núcleo positivo
n+
(próton) foi identificado com I3 = +1/2 e o núcleo neutro
N0
(nêutron) com I3 = -1/2. Mais tarde, foi observado que o isospin projeções foram relacionados para cima e para baixo quark conteúdo de partículas pela relação:

I 3 = 1 2 , {\displaystyle I_{\mathrm {3} }={\frac {1}{2}},}

onde n é o número de para cima e para baixo, os quarks e antiquarks.

In the “isospin picture”, the four Deltas and the two nucleons were thought to be the different states of two particles. No entanto, no modelo quark, Deltas são diferentes estados de nucleons (o n++ ou N− são proibidos pelo princípio de exclusão de Pauli). Isospin, embora transmitindo uma imagem imprecisa das coisas, ainda é usado para classificar bárions, levando a uma nomenclatura não natural e muitas vezes confusa.

Flavour quantum numbersEdit

The strangeness flavour quantum number S (not to be confused with spin) was noticed to go up and down along with particle mass. Quanto maior a massa, menor a estranheza (quanto mais quarks s). As partículas podem ser descritas com projeções de isospina (relacionadas à carga) e estranheza (massa) (ver os valores UDS octet e decuplet à direita). Como outros quarks foram descobertos, novos números quânticos foram feitos para ter uma descrição semelhante de octetos e decuplets udc e udb. Uma vez que apenas a u e d massa são semelhantes, esta descrição de partículas de massa e de carga em termos de isospin e sabor números quânticos só funciona bem para octeto e decuplet feita de um u, um d e um quark, e de quebra, por outro octetos e decuplets (por exemplo, a ucb octeto e decuplet). Se todos os quarks tivessem a mesma massa, seu comportamento seria chamado simétrico, pois todos se comportariam da mesma forma para a interação forte. Desde os quarks não têm a mesma massa, eles não interagem da mesma forma (exatamente como um elétron colocado em um campo elétrico vai acelerar mais do que um próton colocada no mesmo campo por causa de sua massa mais leve), e a simetria é dito para ser quebrado.

observou-se que a carga (Q) estava relacionada com a projeção de isospina (I3), o número de bárions (B) e o sabor dos números quânticos (S, C, B’, T) pela fórmula Gell-Mann–Nishijima.:

Q = I 3 + 1 2 ( B + S + C + B ‘ + T ) , {\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}\left(B+S+C+B^{\prime }+T\right),}

onde S, C, B’, e T representam a estranheza, charme, bottomness e topness sabor números quânticos, respectivamente. Eles estão relacionados com o número de quarks estranhos, charme, fundo, e topo e antiquark de acordo com as relações:

S = − ( n s − n s ) , C = + ( n c − n, c ) , B ‘ = − ( n b − n b ) , T = + ( n t − n t ) , {\displaystyle {\begin{alinhado}S&=-\left(n_{\mathrm {s} }-n_{\mathrm {\bar {s}} }\right),\\C&=+\left(n_{\mathrm {c} }-n_{\mathrm {\bar {c}} }\right),\\B^{\prime }&=-\left(n_{\mathrm {b} }-n_{\mathrm {\bar {b}} }\right),\\T&=+\left(n_{\mathrm {t} }-n_{\mathrm {\bar {t}} }\right),\end{alinhado}}}

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

Q = 2 3 − 1 3 . {\displaystyle Q={\frac {2}{3}}\left-{\frac {1}{3}}\left.}

rotação, momento angular orbital e momento angular total

Spin (quantum number S) is a vector quantity that represents the “intrinsic” angular momentum of a particle. Ele vem em incrementos de 1/2 ħ (pronunciado “h-bar”). O ħ é frequentemente descartado porque é a unidade ” fundamental “do spin, e está implícito que” spin 1 “significa”spin 1 ħ”. Em alguns sistemas de unidades naturais, ħ é escolhido para ser 1, e, portanto, não aparece em nenhum lugar.

Quarks são partículas fermiônicas de spin 1/2 (s = 1/2). Como as projeções de spin variam em incrementos de 1 (que é 1 ħ), um quark tem um vetor spin de comprimento 1/2, e tem duas projeções spin (Sz = +1/2 e Sz = -1/2). Dois quarks podem ter seus spins alinhados, caso em que os dois vetores de spin adicionam para fazer um vetor de comprimento S = 1 e três projeções de spin (Sz = +1, Sz = 0, e Sz = -1). Se dois quarks têm spins Não Alinhados, os vetores de spin somam-se para fazer um vetor de comprimento S = 0 e tem apenas uma projeção de spin (Sz = 0), etc. Desde os bárions são feitos de três quarks, o spin vetores podem ser adicionados para tornar um vetor de comprimento S = 3/2, que tem quatro spin projeções (Sz = +3/2, Sz = +1/2, Sz = -1/2, e Sz = -3/2), ou um vetor de comprimento S = 1/2 com duas projeções de spin (Sz = +1/2, e Sz = -1/2).

há outra quantidade de momento angular, chamado de momento angular orbital (número quântico azimutal L), que vem em incrementos de 1 ħ, que representam o momento angular devido a quarks orbitando em torno um do outro. O momento angular total (número quântico de momento angular total J) de uma partícula é, portanto, a combinação de momento angular intrínseco (spin) e Momento angular orbital. Pode tomar qualquer valor de J = |L − S| A J = |L + S|, em incrementos de 1.

os físicos de Partículas estão mais interessados em bárions sem momento angular orbital (L = 0), como eles correspondem aos Estados terrestres—estados de energia mínima. Portanto, os dois grupos de bárions mais estudados são os s = 1/2; L = 0 E S = 3/2; L = 0, que corresponde a J = 1/2+ E J = 3/2+, respectivamente, embora não sejam os únicos. Também é possível obter partículas J = 3/2+ de s = 1/2 E L = 2, bem como S = 3/2 e L = 2. Este fenômeno de ter múltiplas partículas na mesma configuração do momento angular total é chamado de degeneração. Como distinguir estes bárions degenerados é uma área ativa de pesquisa na espectroscopia de bárions.

ParityEdit

Se o universo fosse refletida em um espelho, a maioria das leis da física seriam idênticos—que as coisas se comportam da mesma maneira, independentemente do que chamamos de “esquerda” e o que chamamos de “direito”. Este conceito de reflexão espelho é chamado de “paridade intrínseca” ou simplesmente “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 assim são ditas conservar a paridade (simetria-P). No entanto, a interação fraca distingue “esquerda” de “direita”, um fenômeno chamado violação de paridade (violação de P).

com isso, se o wavefunction para cada partícula (em termos mais precisos, o campo quântico para cada tipo de partícula) foram simultaneamente invertidas do espelho, em seguida, o novo conjunto de wavefunctions seria perfeitamente satisfazer as leis da física (além da interação fraca). Acontece que isso não é bem verdade: para as equações serem satisfeitas, as ondulações de certos tipos de partículas têm que ser multiplicadas por -1, além de serem invertidas por espelho. Tais tipos de partículas são ditos ter paridade negativa ou ímpar (P = -1, ou alternativamente P = –), enquanto as outras partículas são ditas ter paridade positiva ou mesmo (P = +1, ou alternativamente P = +).

para os bárions, a paridade está relacionada com o momento angular orbital pela relação:

P = ( − 1 ) L. {\displaystyle P=(- 1)^{L}.\ }