Называется адронизация .
Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом:
В последнее время были обнаружены так называемые экзотические адроны , которые также являются сильновзаимодействующими частицами, но которые не укладываются в рамки кварк-антикварковой или трёхкварковой классификации адронов. Некоторые адроны пока только подозреваются в экзотичности. Экзотические адроны делятся на:
- экзотические барионы , в частности пентакварки , минимальный кварковый состав которых - 4 кварка и 1 антикварк.
- экзотические мезоны - в частности адронные молекулы, глюболы и гибридные мезоны.
Барионы (фермионы)
Мезоны (бозоны)
См. более подробный список мезонов .История
См. также
Напишите отзыв о статье "Адрон"
Примечания
Литература
- Jean Letessier, Johann Rafelski, T. Ericson, P. Y. Landshoff. Hadrons and Quark-Gluon Plasma. - Cambridge University Press, 2002. - 415 p. - ISBN 9780511037276 .
Ссылки
- в Физической энциклопедии
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Адрон
– Ну вы, лисицы! – смеялся другой на изгибающихся ополченцев, входивших на батарею за раненым.– Аль не вкусна каша? Ах, вороны, заколянились! – кричали на ополченцев, замявшихся перед солдатом с оторванной ногой.
– Тое кое, малый, – передразнивали мужиков. – Страсть не любят.
Пьер замечал, как после каждого попавшего ядра, после каждой потери все более и более разгоралось общее оживление.
Как из придвигающейся грозовой тучи, чаще и чаще, светлее и светлее вспыхивали на лицах всех этих людей (как бы в отпор совершающегося) молнии скрытого, разгорающегося огня.
Пьер не смотрел вперед на поле сражения и не интересовался знать о том, что там делалось: он весь был поглощен в созерцание этого, все более и более разгорающегося огня, который точно так же (он чувствовал) разгорался и в его душе.
В десять часов пехотные солдаты, бывшие впереди батареи в кустах и по речке Каменке, отступили. С батареи видно было, как они пробегали назад мимо нее, неся на ружьях раненых. Какой то генерал со свитой вошел на курган и, поговорив с полковником, сердито посмотрев на Пьера, сошел опять вниз, приказав прикрытию пехоты, стоявшему позади батареи, лечь, чтобы менее подвергаться выстрелам. Вслед за этим в рядах пехоты, правее батареи, послышался барабан, командные крики, и с батареи видно было, как ряды пехоты двинулись вперед.
Пьер смотрел через вал. Одно лицо особенно бросилось ему в глаза. Это был офицер, который с бледным молодым лицом шел задом, неся опущенную шпагу, и беспокойно оглядывался.
Ряды пехотных солдат скрылись в дыму, послышался их протяжный крик и частая стрельба ружей. Через несколько минут толпы раненых и носилок прошли оттуда. На батарею еще чаще стали попадать снаряды. Несколько человек лежали неубранные. Около пушек хлопотливее и оживленнее двигались солдаты. Никто уже не обращал внимания на Пьера. Раза два на него сердито крикнули за то, что он был на дороге. Старший офицер, с нахмуренным лицом, большими, быстрыми шагами переходил от одного орудия к другому. Молоденький офицерик, еще больше разрумянившись, еще старательнее командовал солдатами. Солдаты подавали заряды, поворачивались, заряжали и делали свое дело с напряженным щегольством. Они на ходу подпрыгивали, как на пружинах.
Грозовая туча надвинулась, и ярко во всех лицах горел тот огонь, за разгоранием которого следил Пьер. Он стоял подле старшего офицера. Молоденький офицерик подбежал, с рукой к киверу, к старшему.
– Имею честь доложить, господин полковник, зарядов имеется только восемь, прикажете ли продолжать огонь? – спросил он.
– Картечь! – не отвечая, крикнул старший офицер, смотревший через вал.
Вдруг что то случилось; офицерик ахнул и, свернувшись, сел на землю, как на лету подстреленная птица. Все сделалось странно, неясно и пасмурно в глазах Пьера.
Одно за другим свистели ядра и бились в бруствер, в солдат, в пушки. Пьер, прежде не слыхавший этих звуков, теперь только слышал одни эти звуки. Сбоку батареи, справа, с криком «ура» бежали солдаты не вперед, а назад, как показалось Пьеру.
Ядро ударило в самый край вала, перед которым стоял Пьер, ссыпало землю, и в глазах его мелькнул черный мячик, и в то же мгновенье шлепнуло во что то. Ополченцы, вошедшие было на батарею, побежали назад.
– Все картечью! – кричал офицер.
Унтер офицер подбежал к старшему офицеру и испуганным шепотом (как за обедом докладывает дворецкий хозяину, что нет больше требуемого вина) сказал, что зарядов больше не было.
– Разбойники, что делают! – закричал офицер, оборачиваясь к Пьеру. Лицо старшего офицера было красно и потно, нахмуренные глаза блестели. – Беги к резервам, приводи ящики! – крикнул он, сердито обходя взглядом Пьера и обращаясь к своему солдату.
– Я пойду, – сказал Пьер. Офицер, не отвечая ему, большими шагами пошел в другую сторону.
– Не стрелять… Выжидай! – кричал он.
Солдат, которому приказано было идти за зарядами, столкнулся с Пьером.
– Эх, барин, не место тебе тут, – сказал он и побежал вниз. Пьер побежал за солдатом, обходя то место, на котором сидел молоденький офицерик.
Одно, другое, третье ядро пролетало над ним, ударялось впереди, с боков, сзади. Пьер сбежал вниз. «Куда я?» – вдруг вспомнил он, уже подбегая к зеленым ящикам. Он остановился в нерешительности, идти ему назад или вперед. Вдруг страшный толчок откинул его назад, на землю. В то же мгновенье блеск большого огня осветил его, и в то же мгновенье раздался оглушающий, зазвеневший в ушах гром, треск и свист.
Пьер, очнувшись, сидел на заду, опираясь руками о землю; ящика, около которого он был, не было; только валялись зеленые обожженные доски и тряпки на выжженной траве, и лошадь, трепля обломками оглобель, проскакала от него, а другая, так же как и сам Пьер, лежала на земле и пронзительно, протяжно визжала.
К середине шестидесятых годов XX столетия, когда наряду
с протоном и нейтроном было открыто несколько десятков «элементарных» частиц,
стало ясно, что эти «элементарные» частицы состоят из более фундаментальных
частиц. В 1964 г. Независимо друг от друга
М. Гелл-Манн и
Д. Цвейг предложили
составную кварковую модель адронов.
Кварки объединяются в частицы, называемые адронами
.
Термин «адрон» происходит от греческого «хадрос» – сильный и отражает свойство
адронов участвовать в сильных взаимодействиях. Адроны
– связанные системы кварков и антикварков. Адроны существуют двух типов –
барионы и мезоны.
Рис. 11.1. Типы адронов и их кварковый состав.
Квантовые числа кварков, образующих адрон, определяют
квантовые числа адронов. Адроны имеют определенные значения электрического
заряда Q, спина J, чётности P, изоспина I. Квантовые
числа s (странность), c (очарование или шарм),
b (bottom) и
t
(top) разделяют адроны на обычные нестранные частицы
(р,
n, π, …), странные частицы (K,
Λ, Σ, …), очарованные (D, Λ c , Σ c , …) и боттом-частицы (B, Λ b , Ξ b). t‑кварк имеет время
жизни ≈ 10 -25
с, поэтому за такое короткое время он не успевает
образовать адрон.
Всё многообразие адронов возникает в результате
различных сочетаний u-, d-, s-, c-, b-кварков,
образующих связанные состояния.
Квантовые характеристики кварков приведены в табл.
11.1. Каждый кварк имеет еще три цветные степени свободы (красный, синий,
зеленый). Цветные степени свободы в таблице не указаны. Античастицы кварков – антикварки.
Таблица 11.1
Характеристики кварков
| Характеристика | Тип кварка (аромат) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| d | u | s | c | b | t | |
| Электрический заряд Q, в единицах е |
-1/3 | +2/3 | -1/3 | +2/3 | -1/3 | +2/3 |
| Барионное число B | +1/3 | |||||
| Спин J | 1/2 | |||||
| Четность P | +1 | |||||
| Изоспин I | 1/2 | 0 | ||||
| Проекция изоспина I 3 | -1/2 | +1/2 | 0 | |||
| Странность s | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 |
| Очарование (charm) c | 0 | 0 | 0 | +1 | 0 | 0 |
| Bottom b | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 |
| Top t | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | +1 |
| 0.33 | 0.33 | 0.51 | 1.8 | 5 | 180 | |
| Масса токового кварка | 4-8 МэВ | 1.5-4 МэВ | 80-130 МэВ | 1.1-1.4 ГэВ | 4.1-4.9 ГэВ | 174±5 ГэВ |
Квантовые характеристики антикварков приведены в табл. 11.2.
Таблица 11.2
Характеристики антикварков
| Характеристика | Тип кварка (аромат) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| d | u | s | c | b | t | |
| Электрический заряд Q, в единицах е |
+1/3 | -2/3 | +1/3 | -2/3 | +1/3 | -2/3 |
| Барионное число B | -1/3 | |||||
| Спин J | 1/2 | |||||
| Четность P | -1 | |||||
| Изоспин I | 1/2 | 0 | ||||
| Проекция изоспина I 3 | +1/2 | -1/2 | 0 | |||
| Странность s | 0 | 0 | +1 | 0 | 0 | 0 |
| Очарование (charm) c | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 |
| Bottom b | 0 | 0 | 0 | 0 | +1 | 0 |
| Top t | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 |
| Масса конституэнтного кварка mс 2 , ГэВ | 0.33 | 0.33 | 0.51 | 1.8 | 5 | 180 |
| Масса токового кварка | 4-8 МэВ | 1.5-4 МэВ | 80-130 МэВ | 1.1-1.4 ГэВ | 4.1-4.9 ГэВ | 174±5 ГэВ |
Кварки не существуют в свободном состоянии, а заключены
в кварковых системах – адронах. Поэтому им нельзя освободиться от взаимодействия
с другими кварками, находящимися в том же объеме и связывающими их в адрон
глюонами.
Барионное число B − квантовая характеристика частиц, отражающая установленный на опыте ещё
до открытия кварков закон сохранения числа барионов. Так например, протон без
нарушения законов сохранения энергии, импульса, момента количества движения,
электрического заряда мог бы распасться на позитрон e + и γ-квант
или на положительно заряженный пион π + и γ-квант
Однако такие распады не наблюдаются. Это можно понять, приписав протону
барионное число В = +1 и считать, что все частицы, состоящие из трёх
кварков, имеют барионное число, равное плюс единице. Мезоны имеют барионное
число В = 0. Антибарионы имеют
барионное число В = -1.
Лептоны имеют барионное число В = 0.
Все имеющиеся опытные данные свидетельствуют о
существовании закона сохранения барионного числа (заряда) или закона сохранения
числа барионов:
Барионное число является аддитивным квантовым числом.
Барионные числа адронов – следствие их кварковой структуры. Кваркам приписывают
барионное число В = +1/3, а антикваркам В = -1/3. Тогда все частицы, состоящие из трех кварков (барионы), будут иметь
барионное число В = +1, частицы из трех
антикварков (антибарионы) − B
= -1, а частицы
из кварка и антикварка (мезоны) − B = 0.
В отличие от точечных кварков, адроны протяжённые
объекты, т. е. имеют размер (≈ 1 Фм).
Среднеквадратичные зарядовые радиусы протона p, пиона π и каона K
дают представление о размерах этих адронов.
Ф. Вилчек:
«Кварки рождаются свободными, но встречаются только связанными… В начале
двадцатого века, после пионерских экспериментов Резерфорда, Гейгера и Марсдена,
физики открыли, что большая часть массы и весь положительный заряд внутри атома
сконцентрированы в крошечных ядрах. В 1932 г. Чедвик открыл нейтроны, которые
вместе с протонами могли бы рассматриваться как составляющие атомного ядра.
Однако известных тогда сил гравитации и электромагнетизма было недостаточно, для
того чтобы связать протоны и нейтроны в такие малые объекты, как наблюдаемые
ядра. Физики столкнулись с новым видом взаимодействия, самым сильным в природе.
Объяснение этой новой силы стало основной задачей теоретической физики.
Для решения указанной проблемы физики в течение многих
лет собирали данные, полученные, в основном, из изучения результатов
столкновений протонов и нейтронов. Однако результаты этих исследований
оказывались громоздкими и сложными.
Если бы частицы в указанных экспериментах были
фундаментальными (неделимыми), то после их столкновения следовало бы ожидать те
же частицы, только выходящие по измененным траекториям. Вместо этого на выходе,
после столкновения, часто оказывалось множество частиц. Конечное состояние могло
содержать как несколько копий исходных частиц, так и другие частицы. Многие
новые частицы были открыты именно таким образом. Несмотря на то, что эти
частицы, называемые адронами, были нестабильны, их свойства были очень схожи со
свойствами нейтронов и протонов. Тогда характер исследования изменился. Уже не
казалось естественным полагать, что речь идет просто об изучении новой силы,
связывающей протоны и нейтроны в атомные ядра. Скорее, открылся новый мир
явлений. Этот мир состоял из множества новых неожиданных частиц, преобразующихся
друг в друга удивительно большим количеством способов. Отражением изменения во
взглядах стало и изменение в терминологии.
Вместо ядерных сил физики стали говорить о сильном
взаимодействии.
В начале 1960-х годов Мюррей Гелл-Ман и Джордж Цвейг
совершили огромный прорыв в теории сильного взаимодействия, предложив концепцию
кварков. Если вы представите, что адроны не являются фундаментальными частицами,
а состоят из некоторого числа неделимых кварков, то все становится на свои
места. Десятки наблюдаемых адронов, по крайней мере в грубом приближении, можно
объяснить различными возможными способами соединений всего трех типов
(«ароматов») кварков. Один и тот же набор кварков может иметь различные
пространственные орбиты и разнообразные спиновые конфигурации. Энергия такой
системы будет зависеть от всех этих факторов, и таким образом получатся
состояния с разными энергиями, соответствующие частицам с разными массами,
согласно формуле m = E/c 2 . Это аналогично тому, как спектр
возбужденных состояний в атоме мы понимаем как проявление различных орбит и
спиновых конфигураций электронов. (Правда, энергии взаимодействия электронов в
атомах относительно малы, и влияние этих энергий на полную массу атома
незначительно.)
Тем не менее, правила использования кварков для
описания реалистических моделей казались довольно странными и непонятными.
Предполагалось, что кварки едва ли чувствуют
присутствие друг друга, когда находятся рядом, но если вы попытаетесь их
изолировать друг от друга, то обнаружите, что это невозможно. Усиленные попытки
найти изолированный кварк успехом так и не увенчались. Наблюдаемыми оказались
только связанные состояния кварка с антикварком (мезоны) и трех кварков
(барионы). Этот принцип, выведенный из экспериментальных наблюдений, назвали
конфайнментом. Однако возвышенное название не сделало само явление менее
таинственным.
Была у кварков и еще одна примечательная особенность.
Предполагалось, что их электрические заряды являются дробными (1/3 или 2/3) по
отношению к основному единичному заряду, например, электрона или протона. Все
остальные наблюдаемые заряды известны с большой точностью и кратны основному.
Кроме того, тождественные кварки не подчиняются обычным правилам квантовой
статистики. Эти правила требуют, чтобы кварки, как частицы со спином 1/2, были
фермионами с антисимметричными волновыми функциями (если не учитывать цветовую
симметрию). Однако наблюдаемые данные о барионах не могут быть объяснены с
помощью антисимметричных волновых функций они должны быть симметричными.
Атмосфера таинственности вокруг свойств кварков еще
более сгущалась, когда Дж. Фридман. Г.Кендалл, Р. Тейлор и их коллеги на
линейном ускорителе в Стэнфорде (SLAC) направили фотоны с
высокой энергией на прогоны и обнаружили внутри нечто вроде кварков. Неожиданным
было то. что при сильных столкновениях кварки двигаются (точнее, переносят
энергию и импульс) так, как если бы они были свободными частицами. До этого
эксперимента большинство физиков предполагало, что каким бы ни было сильное
взаимодействие кварков, оно должно заставить кварки обильно излучать энергию, и,
следовательно, после резкого ускорения энергия движения должна быстро
рассеиваться»
.
Некоторые барионы
| Частица | Кварковая структура |
Масса mc 2 , МэВ |
Время жизни t (сек) или ширина Г |
Спин-четность, изоспин J P (I) |
Основные моды распада |
|---|---|---|---|---|---|
| p | uud | 938.27 | >10 32 лет | 1/2 + (1/2) | |
| n | udd | 939.57 | 885.7±0.8 | 1/2 + (1/2) | pe - e |
| Λ | uds | 1116 | 2.6×10 -10 | 1/2 + (0) | pπ - , nπ 0 |
| Σ + | uus | 1189 | 0.80×10 -10 | 1/2 + (1) | pπ 0 , nπ + |
| Σ 0 | uds | 1193 | 7.4×10 -20 | 1/2 + (1) | Λγ |
| Σ - | dds | 1197 | 1.5×10 -10 | 1/2 + (1) | nπ - |
| Ξ 0 | uss | 1315 | 2.9×10 -10 | 1/2 + (1/2) | Λπ 0 |
| Ξ - | dss | 1321 | 1.6×10 -10 | 1/2 + (1/2) | Λπ - |
| Δ ++ | uuu | 1230-1234 | 115-125 МэВ | 3/2 + (3/2) | (n или p) + p |
| Δ + | uud | ||||
| Δ 0 | udd | ||||
| Δ + | ddd | ||||
| Σ(1385) + | uus | 1383 | 36 МэВ | 3/2 + (1) | Λπ, Σπ |
| Σ(1385) 0 | uds | 1384 | 36 МэВ | ||
| Σ(1385) - | dds | 1387 | 39 МэВ | ||
| Ξ(1530) 0 | uss | 1532 | 9.1 МэВ | 3/2 + (1/2) | Ξπ |
| Ξ(1530) - | dss | 1535 | 9.9 МэВ | ||
| Ω - | sss | 1672 | 0.82×10 -10 | 3/2 + (0) | ΛK - , Ξ 0 π - |
| N(1440) + | uud | 1430-1470 | 250-450 МэВ | 1/2 + (1/2) | n(π)+p(2π), Δπ |
| N(1440) 0 | udd | ||||
| N(1520) + | uud | 1515-1530 | 110-135 МэВ | 3/2 - (1/2) | n(π)+p(2π), Δπ |
| N(1520) 0 | udd | ||||
| udc | 2285 | 2.0×10 -13 | 1/2 + (0) | (n или p)+др. | |
| Σ c (2455) ++ | uuc | 2453 | 2.2 МэВ | 1/2 + (1) | π |
| Σ c (2455) + | udc | 2451 | < 4.6 МэВ | ||
| Σ c (2455) 0 | ddc | 2452 | 2.2 МэВ | ||
| udb | 5620 | 1.4×10 -13 | 1/2 + (0) | e - | |
| usb | 5792 | 1.4×10 -12 | 1/2 + (1/2) | Ξ - e - X | |
Некоторые мезоны
| Частица | Кварковая структура |
Масса mc 2 , МэВ |
Время жизни t (сек) или ширина Г |
Спин-четность, изоспин J P (I) |
Основные моды распада |
|---|---|---|---|---|---|
| π + | u | 139.57 | 2.6×10 -8 | 0 - (1) | ν μ μ + |
| π - | d | μ μ - | |||
| π 0 | u - d | 134.98 | 8.4×10 -17 | 2γ | |
| K + | u | 494 | 1.2×10 -8 | 0 - (1/2) | ν μ μ + , π 0 π + |
| K - | s | μ μ - , π 0 π - | |||
| K 0 | d | 498 | 8.9×10 -11 | 0 - (1/2) | π + π - , π 0 π 0 |
| K 0 | s | 5.2×10 -8 | πeν, πμν, 3π | ||
| η | u + d - 2s | 548 | 1.29 кэВ | 0 - (0) | 2γ, 3π |
| η" | u + d + s | 958 | 0.20 МэВ | 0 - (0) | η2π, ρ 0 γ |
| ρ + | u | 776 | 150 МэВ | 1 - (1) | ππ |
| ρ - | d | ππ | |||
| ρ 0 | u - d | 776 | 150 МэВ | ππ | |
| ω | u + d | 783 | 8.5 МэВ | 1 - (0) | 3π |
| ¢ | s | 1019 | 4.3 МэВ | 1 - (0) | K + K - , |
| D + | c | 1869 | 1.0×10 -12 | 0 - (1/2) | K+др., e+др., μ+др. |
| D - | d | K+др., e+др., μ+др. | |||
| D 0 | c | 4.1×10 -13 | 0 - (1/2) | K+др., e+др., μ+др. | |
| D 0 | u | K+др., e+др., μ+др. | |||
| c | 1968 | 4.9×10 -13 | 0 - (0) | K+др. | |
| s | K+др. | ||||
| B + | u | 5279 | 1.7×10 -12 | 0 - (1/2) | D+др., D * +др., ν+др. |
| B - | b | D+др., D * +др., ν+др. | |||
| B 0 | d | 5279 | 1.5×10 -12 | 0 - (1/2) | D+др., D * +др., ν+др. |
| B 0 | b | D+др., D * +др., ν+др. | |||
| J/ψ | c | 3097 | 91 кэВ | 1 - (0) | адроны, 2e, 2μ |
| Y | b | 9460 | 53 кэВ | 1 - (0) | τ + τ-, μ + μ-, e + e- |
Кварки, образующие адроны, могут находиться в состояниях с различными орбитальными моментами l q и в состояниях с различными значениями радиального квантового числа n. Так как кварк имеет положительную чётность, а антикварк - отрицательную, чётности барионов, антибарионов и мезонов определяются соотношениями
где
L - результирующий орбитальный момент кварков в адроне.
Аналогичным образом можно получить формулу для чётности
мезона/антимезона:
Спины кварков могут быть ориентированы различным образом. Поэтому для одной и той же кварковой комбинации допустимы различные значения полного момента и чётности J P . Энергия (масса) фиксированной кварковой комбинации зависит от J P и других квантовых чисел, таких как изоспин, т. е. для каждой кварковой комбинации получается набор энергий (масс). Такова суть спектроскопии адронов, которая по существу не отличается от атомной или ядерной спектроскопии. Отличие в атоме состоит в том, что если в атоме (или в ядре) с определённым внутренним составом частиц изменяется энергия и квантовые числа, то это означает переход в другое состояние этого же атома (ядра). В физике адронов изменение энергии (массы) и квантовых чисел фиксированной кварковой комбинации означает переход к другой частице.
Адроны - бесцветные образования цветных кварков
Почему существует столь
ограниченный набор связанных кварковых структур - трёхкварковые и кварк-антикварковые состояния? Для
ответа на этот вопрос нужно пояснить понятие бесцветного состояния
.
Кварковая модель в своем первоначальном варианте не содержала понятия «цвет».
Исходная модель смогла представить все многочисленное семейство адронов всего
лишь в виде трех кварковых комбинаций −
qqq (барионы),
(антибарионы) и q
(мезоны). Однако
оставалось неясным, почему других комбинаций кварков, например, qq, qq, q,
qqqq, qq, q и т.д. в природе нет, да и сами
отдельные кварки не наблюдаются. Кроме того, были известны барионы из трех
тождественных кварков – uuu (Δ ++ -резонанс),
ddd (Δ - ‑резонанс),
sss (Ω - -гиперон), в которых
кварки находились в одинаковых квантовых состояниях, что противоречило принципу
Паули. Все эти трудности начального варианта кварковой модели снимались
введением для кварков еще одного квантового числа, названного цветом
. Это
квантовое число должно было иметь три возможных значения с тем, чтобы можно было
восстановить принцип Паули для барионов, построенных из трех кварков одинакового
аромата. Эти три возможных значения цвета – красный (к), зеленый (з)
и синий (с) – можно рассматривать как три проекции своеобразного
цветового спина в трехмерном цветовом пространстве (с осями К,
З. С).
С введением цвета Δ ++ -резонанс, например, можно представить как
комбинацию трех u-кварков в разных цветовых состояниях: Δ ++ = u к u з u с. Это означало, что
принцип Паули справедлив и в физике адронов. Однако, ограничиться только
трехзначностью цвета было невозможно. Оставалась ещё одна проблема. Если u к u з u с
-
это
единственный вариант Δ ++ ‑резонанса, то для
протона можно предложить несколько кандидатов, не нарушая принципа Паули: u к u з d с,
u к u з d з,
u с u к d к и т. д. Но существует только одно
протонное состояние и введение нового квантового числа «цвет» не должно
увеличивать число наблюдаемых состояний.
Выходом из этой ситуации явилось принятие постулата о бесцветности
наблюдаемых квантовых состояний адронов. Бесцветность
адронов означает, что в них кварки разного цвета представлены с равными весами.
О таких бесцветных состояниях говорят как о цветовых
синглетах. Они инвариантны относительно преобразований в трехмерном цветовом
пространстве. Если цветовой индекс кварка принимает три значения α = 1, 2, 3, то такие преобразования имеют вид
при условии ортонормированности цветовых состояний
где
(*) означает комплексное сопряжение, а δ βγ − символ Кронекера.
В отличие от цветных кварков, их наблюдаемые комбинации
− адроны
− всегда бесцветны. В
них все кварковые цвета представлены с одинаковыми весами. В этом состоит
аналогия между цветом в оптике ик вантовым числом цвет. В обоих случаях
равномерная смесь трёх базовых цветов дает бесцветную (белую) комбинацию.
Рассмотрим вопрос о том, как цветовые степени свободы
кварков должны быть учтены в волновых функциях адронов
Y. Поскольку эти степени свободы не зависят от других кварковых степеней
свободы – пространственных координат, спина и аромата, то цветовая часть полной
волновой функции адрона может быть выделена в виде множителя ψ color:
Ψ = ψ color Ф,
где Ф − часть волновой функции адрона,
куда входят пространственные (space
), спиновые (spin
) и ароматовые
(flavor
) степени свободы кварков. Установим вид ψ color . Он различен для
мезонов и барионов.
Кварковая структура мезонов q. Для того, чтобы мезон был
бесцветным, все возможные цвета кварка (антикварка) в нём должны быть
представлены с одинаковым весом, что дает цветовую структуру мезона
~ (k+з
+с
).
Поэтому, независимо от типа (кваркового состава) мезона цветовая часть его
волновой функции с учетом нормировки имеет вид
При установлении вида цветовой волновой функции бариона необходимо учесть принцип Паули. В состав бариона могут входить тождественные кварки, а, поскольку кварки являются фермионами, то в таких барионах эти кварки не должны находиться в одинаковых квантовых состояниях. В случае мезонов такого ограничения нет, так как они содержат только различные частицы - кварк и антикварк. Это означает, что волновая функция бариона, содержащего кварки одинакового аромата, должна быть антисимметричной при перестановке этих кварков.
Рассмотрим ситуацию на примере Δ ++ -резонанса, состоящего из трёх u-кварков. Его спин-чётность J P = 3/2 + . Эксперименты показали, что его волновая функция симметрична по пространственным координатам кварков и не имеет узлов. Следовательно, орбитальный момент кварков L = 0 и полный момент J P = 3/2 целиком обусловлен спинами кварков, направленными в одну сторону (). Такое спиновое состояние симметрично. Следовательно, пространственно-спиново-ароматовая волновая функция Δ ++ -резонанса F симметрична по этим трём переменным. Как показывает опыт это утверждение справедливо для всех барионов, т. е. все барионы имеют волновые функции, полностью симметричные к одновременной перестановке пространственных координат, спинов и ароматов любых двух кварков. Для того чтобы быть антисимметричной в целом, полная волновая функция Y любого бариона должна содержать антисимметричную цветовую функцию ψ color . Нормированная антисимметричная цветовая волновая функция бариона имеет вид
Такая цветовая функция автоматически обеспечивает выполнение принципа Паули, запрещающего существование бариона, содержащего кварки одного и того же аромата в полностью одинаковых квантовых состояних. Ароматово-цветовая волновая функция Δ ++ -резонанса имеет вид
Требуемая антисимметризация волновой функции Δ ++ -резонанса получена. Она антисимметрична по цвету, симметрична по пространственным координатам (орбитальные моменты кварков нулевые) и спинам (). Таким образом, волновая функция Δ ++ -резонанса Y антисимметрична в целом, как и должно быть для систем, содержащих тождественные фермионы. Легко проверить выполнение принципа Паули для этого состояния. Пусть зелёный u-кварк стал красным: u з → u к. Тогда в Δ ++ ‑резонансе имеем два красных u-кварка в одном и том же состоянии. При этом волновая функция Δ ++ -резонанса обращается в нуль.
Адронами называют частицы, участвующие в сильном взаимодействии. Все адроны - составные частицы, они состоят из кварков или антикварков. Мезоны - это адроны, состоящие из кварк-антикварковой пары, барионы - это адроны, состоящие из трех кварков (соответственно, антибарионы состоят их трех антикварков).
И уже в этом определении, таком простом и коротком, скрыто несколько тонкостей, про которые можно говорить очень долго. Мы пускаться в эти разговоры не будем, а упомянем только три самых важных момента.
Составные кипричики
Обычно, когда говорят, что какой-то предмет состоит из частей, то предполагают, что эти части можно, по крайней мере в принципе, отделить друг от друга и предъявить каждую из них по отдельности. Для кварков это предположение не работает. Да, это не очень интуитивное свойство, его трудно совместить с повседневным опытом, но дела в кварковом мире обстоят именно так.
Физики видят в многочисленных экспериментах, что протоны, нейтроны и другие адроны действительно состоят из отдельных «комочков материи», которые, хоть и движутся друг относительно друга, но навеки скреплены глюонными силами. Разделить протон на отдельные кварки, отделить один кварк от других не получится. Как только вы попытаетесь это сделать, приложите достаточную силу для вытягивания одного кварка из протона, так сразу же глюонное поле породит новую кварк-антикварковую пару. Вместо вытягивания кварка вы извлечете из протона мезон, а протон так и останется протоном (рис. 1). Этот процесс называется адронизация - «превращение в адроны».
Такое поведение кварков называют конфайнментом - «пленением» кварков внутри адронов. Получается так вовсе не из-за самих кварков, а из-за сил, которые между ними действуют. Связывающее их силовое поле не просто сильное, оно очень особенное, непохожее на электромагнитные силы. Это силовое поле способно чувствовать само себя, способно взаимодействовать с собой и от этого усиливаться. В результате получается, что если этому силовому полю предоставить всё пространство, то его энергия будет неограниченно возрастать. Это очень невыгодно с точки зрения энергии; гораздо выгоднее для этого поля будет породить много кварк-антикварковых пар, которые замкнут на себя это поле. И вот тогда оно будет спрятано в отдельных кварковых или антикварковых комбинациях, а на всё пространство распространяться не будет.
На жаргоне физиков то свойство, которое позволяет кваркам чувствовать глюонное поле, называется цвет (он, конечно, не имеет никакого отношение к оптическим цветам, это просто приятное название для новой величины). Цветов у кварков три, и еще три противоположных цвета у антикварков. А адронами являются не произвольные, а именно такие комбинации, в которых все цвета «сокращаются», или, как говорят физики, бесцветные комбинации (то есть три кварка с тремя разными цветами или кварк и антикварк с противоположным цветом).
Конечно, это всё - очень упрощенное описание; реальное положение дел гораздо сложнее. Более того, явление конфайнмента до сих пор не понято на достаточном уровне математической строгости. Математический институт Клэя даже назначил премию в миллион долларов за решение этой задачи. Однако на описательном уровне явление конфайнмента считается установленным.
Наивная кварковая модель
Описанная выше схема, по которой кварки группируются по двое и по трое и становятся бесцветными адронами, называется наивной кварковой моделью . Эта модель не объясняет, почему все адроны объединяются только по двое и по трое. Можно построить и другие бесцветные комбинации кварков и антикварков, создать многокварковые адроны, но они почему-то на опыте не встречаются.
А точнее, они не встречались до недавнего момента. Начиная с середины 2000-х годов стали появляться надежные экспериментальные данные, что некоторые адроны не вписываются в простую схему наивной кварковой модели. Такие адроны называются экзотическими . Правда, количество известных на сегодня экзотических адронов очень невелико, всего несколько штук против нескольких сотен обычных адронов - и причем все они мезоны; подтвержденных данных по пентакваркам и другим экзотическим барионам пока нет.
Получается, что природа всё же выходит за рамки простейшей схемы, но очень уж неохотно. Почему так происходит и что вообще представляют из себя экзотические адроны, пока что остается предметом активных исследований.
Состав - понятие относительное!
Даже в слове «состоит » скрыто немало тонкостей. Дело в том, что утверждение «протон состоит из трех кварков » хорошо работает только для неподвижного или медленно движущегося протона. Если же протон летит со скоростью, близкой к скорости света, то его состав кардинально меняется: в нем словно «нарождаются» многочисленные кварки, антикварки и глюоны (они совокупно называются партоны ), которые летят вперед одним компактным облаком и, собственно, представляют собой протон. В столкновении таких быстролетящих протонов реально сталкивается не вся толпа этих отдельных частиц, а лишь по одному партону (изредка - больше); см. рис. 2.
Кварки и их свойства
Сейчас известно шесть сортов (на физическом жаргоне - ароматов ) кварков. Они обозначаются буквами u, d, s, c, b, t и попарно объединяются в три поколения кварков (рис. 3). Из них только первые пять участвуют в образовании адронов. Топ-кварк t настолько тяжел, что распадается исключительно быстро и попросту не успевает образовать адроны. Известно также, что других кварков не существует; по крайней мере, не существует других легких кварков, которые могли бы образовывать настоящие адроны.
Пройдемся кратко по всем пяти «адронообразующим» кваркам.
- Легкие кварки u (up, верхний) и d (down, нижний). Легкие кварки - самые распространенные в природе. Именно из них состоят протоны (uud), нейтроны (udd), переносчики ядерных сил, пи-мезоны. Обычно пишут, что массы u- и d-кварков составляют несколько МэВ, но это число для адронной физики почти бесполезно. Дело в том, что массы адронов получаются не только из масс кварков, но еще и из-за конфайнмента, который дает вклад в общую массу адрона от 100 до нескольких сотен МэВ.
- Странный кварк s. Название «странный» возникло исторически, когда содержащие его частицы (странные адроны) только-только стали появляться в экспериментальных данных и вели себя «как-то не так» по сравнению с известными адронами. Странные адроны уже давно не считаются чем-то необычным, это вполне «рутинные» частицы в современных экспериментах.
- Очарованный кварк c. Такое симпатичное название - просто причуда физического жаргона, отчасти скрашивающая сухие тексты по адронной физике. Содержащие этот кварк частицы (очарованные адроны) тяжелее своих легких собратьев (к их массе добавляется примерно 1,5 ГэВ на каждый c-кварк) и живут недолго, порядка одной пикосекунды (в системе покоя частицы). Тем не менее это позволяет им отлететь от точки рождения на расстояния порядка миллиметра, что надежно регистрируется детекторами . Такое разделение событий рождения и распада позволяет хорошо идентифицировать такие адроны.
- Прелестный кварк b еще тяжелее, его масса около 5 ГэВ, однако время жизни его даже больше, чем у c-кварка, - около 1,5 пс. Из-за того что масса b-кварка намного больше адронного масштаба масс (несколько сотен МэВ), становится очень удобно описывать прелестные адроны как связанную систему тяжелого и легкого кварка; многие успехи в теоретическом описании прелестных адронов связаны именно с этим простым фактом.
Классификация адронов
Общепринятые обозначения
Адроны могут содержать любые комбинации этих пяти кварков, которые, к тому же, могут еще и по-разному двигаться друг вокруг друга наподобие того, как электроны могут по-разному двигаться вокруг ядра. Поэтому даже из небольшого числа кварков можно, в принципе, составить неограниченное количество адронов. Конечно, как открыть их эксприментально - это отдельный вопрос.
Мезоны и барионы с разным кварковым составом обозначаются разными прописными буквами; при этом мезоны обычно обозначаются латинскими буквами (K-мезоны, D-мезоны, B-мезоны), а барионы - греческими (Λ, Σ, Ξ, Ω). Исключение составляют исторически сложившиеся названия: π-мезоны, ρ-мезоны, p, n и т. п. Внутри одного семейства частицы обозначаются одинаковой буквой, но к ней либо приписываются индексы, либо в скобках добавляется масса. Например, «обычный» B-мезон c кварковым составом (d-анти-b) так и обозначается: B, но мезон с составом s-анти-b обозначается B s и называется странным прелестным мезоном. Обычный Λ-барион с кварковым составом uds обозначается просто Λ, а возбужденное состояние тех же кварков с общей массой 1519,5 МэВ обозначается Λ(1520).
Особый класс составляют мезоны с кварком и антикварком одинакового аромата, в особенности c-анти-c и b-анти-b. Такие состояния называются кваркониями (и конкретно - «чармонием» в случае c-анти-c и «боттомонием» в случае b-анти-b), по аналогии с позитронием, который состоит из электрона и его античастицы, позитрона. В семействе кваркониев есть много состояний со слегка отличающимися массами, которые могут переходить друг в друга с излучением фотонов, по аналогии с переходами электронов между уровнями энергии в возбужденных атомах.
Адроны - общее название для частиц, участвующих в сильных взаимодействиях. Название происходит от греческого слова, означающего «сильный, крупный». Все адроны делятся на две большие группы - мезоны и барионы.
Барионы (от греческого слова, означающего «тяжелый») - это адроны с полуцелым спином (см. Спин). Самые известные барионы - протон и нейтрон. К барионам принадлежит также ряд частиц с квантовым числом, названным когда-то странностью.
Единицей странности обладают барион лямбда и семейство барионов сигма (). Индексы +, - и 0 указывают на знак электрического заряда или нейтральность частицы. Двумя единицами странности обладают барионы ион ( и ). Барион имеет странность, равную трем. Массы перечисленных барионов примерно в полтора раза больше массы протона, а их характерное время жизни составляет около с. Напомним, что протон практически стабилен, а нейтрон живет более 15 мин. Казалось бы, более тяжелые барионы очень недолговечны, но по масштабам микромира это не так. Такая частица, даже двигаясь относительно медленно, со скоростью, скажем, равной 10% от световой, успевает пройти путь в несколько миллиметров и оставить свой след в детекторе элементарных частиц (см. Детекторы ядерных излучений). Одним из свойств барионов, отличающих их от других видов частиц, можно считать наличие у них сохраняющегося барионного заряда. Эта величина введена для описания опытного факта постоянства во всех известных процессах разности между числом барионов и антибарионов (см. Четность, Пептоны, Протон).
Мезоны - адроны с целым спином. Название произошло от греческого слова, означающего «средний», поскольку массы первых открытых мезонов имели промежуточные значения между массами протона и электрона. Барионный заряд мезонов равен нулю. Легчайшие из мезонов - пионы, или пи-мезоны и . Их массы примерно в 6-7 раз меньше массы протона. Более массивны странные мезоны - каоны и : их массы почти в два раза меньше массы протона. Характерное время жизни этих мезонов - с.
Почти все адроны имеют античастицы. Так, барион сигма-минус имеет античастицу антисигма-плюс , которая отлична от . То же самое можно сказать и о других барионах. С мезонами дело обстоит несколько иначе: отрицательный пион - античастица положительного пиона, а нейтральный пион античастицы вбобще не имеет, поскольку является античастицей сам себе. В то же время нейтральный каон имеет античастицу . Эти факты получают объяснение в кварковой модели адронов (см. Кварки).
Мир адронов огромен - он включает более 350 частиц. Большинство их очень нестабильны: они распадаются на более легкие адроны за время порядка . Это - характерное время сильных взаимодействий; за столь короткий интервал даже свет успевает пройти расстояние, равное всего лишь радиусу протона ( см). Ясно, что столь короткоживущие частицы не могут оставить следов в детекторах.
Обычно их рождение обнаруживают по косвенным признакам. Например, изучают реакцию аннигиляции электронов и позитронов с последующим рождением адронов. Изменяя энергию столкновения электронов и позитронов, обнаруживают, что при каком-то значении энергии выход адронов вдруг резко увеличивается. Данный факт можно объяснить тем, что в промежуточном состоянии родилась частица, масса которой равна соответствующей энергии (с точностью до множителя ). Эта частица мгновенно распадется на другие адроны, и единственным следом ее появления останется пик на графике зависимости вероятности рождения адронов от энергии столкновения.
Такие короткоживущие частицы называют резонансами. Большинство барионов и мезонов - резонансы. Они не оставляют «автографов» в камерах и на фотографиях, и все же физикам удается изучать их свойства: определять массу, время жизни, спин, четность, способы распада и т. п.
По современным представлениям адроны не являются истинно элементарными частицами. Они имеют конечные размеры и сложную структуру. Барионы состоят из трех кварков. Соответственно антибарион состоит из трех антикварков и всегда отличен от бариона. Мезоны построены из кварка и антикварка. Ясно, что мезоны, в состав которых входят пары из кварков и антикварков одного сорта, не будут иметь античастиц. Кварки удерживаются внутри адронов глюонным полем (см. Сильные взаимодействия). В принципе теория допускает существование других адронов, построенных из большего числа кварков или, наоборот, из одного глюонного поля. В последнее время появились некоторые экспериментальные данные о возможном существовании таких гипотетических частиц.
Динамическая теория кварков, описывающая их взаимодействия, стала развиваться относительно недавно. Первоначально кварковая модель была предложена для «наведения порядка» в слишком многочисленном семействе адронов. Эта модель включала кварки трех видов, или, как принято говорить, ароматов. С помощью кварков удалось навести порядок в многочисленном семействе адронов, распределив их в группы частиц, называемые мультиплетами. Частицы одного мультиплета имеют близкие массы, но не только это послужило основой их классификации; кроме опытных данных в этом случае использовали специальный математический аппарат теории групп. В дальнейшем оказалось, что трех кварковых ароматов недостаточно для описания всех адронов. В 1974 г. были открыты так называемые пси-мезоны, состоящие из кварка и антикварка нового вида . Этот аромат был назван очарованием. Новый очарованный кварк с оказался гораздо тяжелее своих "собратьев": легчайшая из пси-частиц - мезон имеет массу 3097 МэВ, т. е. в 3 раза тяжелее протона. Время ее жизни около . Было открыто целое семейство пси-мезонов с тем же кварковым составом , но находящихся в возбужденных состояниях и вследствие этого имеющих большие массы. Было очевидно, что должны существовать и связанные состояния с-кварка с кварками других ароматов. В такого рода частицах «очарование» с-кварка не будет компенсироваться «антиочарованием» -кварка, как это происходит в пси-мезонах. Поэтому такие частицы получили название очарованных мезонов.
Адроны - общее название для частиц, участвующих в сильных взаимодействиях. Название происходит от греческого слова, означающего «сильный, крупный». Все адроны делятся на две большие группы - мезоны и барионы.
Барионы (от греческого слова, означающего «тяжелый») - это адроны с полуцелым спином (см. Спин). Самые известные барионы - протон и нейтрон. К барионам принадлежит также ряд частиц с квантовым числом, названным когда‑то странностью. Единицей странности обладают барион лямбда (Λ 0) и семейство барионов сигма (Σ − , Σ + и Σ 0). Индексы +, −, 0 указывают на знак электрического заряда или нейтральность частицы. Двумя единицами странности обладают барионы кси (Ξ − и Ξ +). Барион Ω − имеет странность, равную трем. Массы перечисленных барионов примерно в полтора раза больше массы протона, а их характерное время жизни составляет около 10 −10 с. Напомним, что протон практически стабилен, а нейтрон живет более 15 мин. Казалось бы, более тяжелые барионы очень недолговечны, но по масштабам микромира это не так. Такая частица, даже двигаясь относительно медленно, со скоростью, скажем, равной 10% от световой, успевает пройти путь в несколько миллиметров и оставить свой след в детекторе элементарных частиц (см. Детекторы ядерных излучений). Одним из свойств барионов, отличающих их от других видов частиц, можно считать наличие у них сохраняющегося барионного заряда. Эта величина введена для описания опытного факта постоянства во всех известных процессах разности между числом барионов и антибарионов (см. Четность, Пептоны, Протон).
Мезоны - адроны с целым спином. Название произошло от греческого слова, означающего «средний», поскольку массы первых открытых мезонов имели промежуточные значения между массами протона и электрона. Барионный заряд мезонов равен нулю. Легчайшие из мезонов - пионы, или пи‑мезоны π − , π + и π 0 . Их массы примерно в 6–7 раз меньше массы протона. Более массивны странные мезоны - каоны K + , K − и K 0: их массы почти в два раза меньше массы протона. Характерное время жизни этих мезонов - 10 −8 с.
Почти все адроны имеют античастицы. Так, барион сигма - минус Σ − имеет античастицу антисигма - плюс Σ̃ + , которая отлична от Σ + . То же самое можно сказать и о других барионах. С мезонами дело обстоит несколько иначе: отрицательный пион - античастица положительного пиона, а нейтральный пион античастицы вообще не имеет, поскольку является античастицей сам себе. В то же время нейтральный каон K 0 имеет античастицу K̃ 0 . Эти факты получают объяснение в кварковой модели адронов (см. Кварки).
Мир адронов огромен - он включает более 350 частиц. Большинство их очень нестабильны: они распадаются на более легкие адроны за время порядка 10 −23 с. Это - характерное время сильных взаимодействий; за столь короткий интервал даже свет успевает пройти расстояние, равное всего лишь радиусу протона (10 −13 см). Ясно, что столь короткоживущие частицы не могут оставить следов в детекторах. Обычно их рождение обнаруживают по косвенным признакам. Например, изучают реакцию аннигиляции электронов и позитронов с последующим рождением адронов. Изменяя энергию столкновения электронов и позитронов, обнаруживают, что при каком‑то значении энергии выход адронов вдруг резко увеличивается. Данный факт можно объяснить тем, что в промежуточном состоянии родилась частица, масса которой равна соответствующей энергии (с точностью до множителя c 2). Эта частица мгновенно распадется на другие адроны, и единственным следом её появления останется пик на графике зависимости вероятности рождения адронов от энергии столкновения. Такие короткоживущие частицы называют резонансами. Большинство барионов и мезонов - резонансы. Они не оставляют «автографов» в камерах и на фотографиях, и все же физикам удается изучать их свойства: определять массу, время жизни, спин, четность, способы распада и т. п.
По современным представлениям адроны не являются истинно элементарными частицами. Они имеют конечные размеры и сложную структуру. Барионы состоят из трех кварков. Соответственно антибарион состоит из трех антикварков и всегда отличен от бариона. Мезоны построены из кварка и антикварка. Ясно, что мезоны, в состав которых входят пары из кварков и антикварков одного сорта, не будут иметь античастиц. Кварки удерживаются внутри адронов глюонным полем (см. Сильные взаимодействия). В принципе теория допускает существование других адронов, построенных из большего числа кварков или, наоборот, из одного глюонного поля. В последнее время появились некоторые экспериментальные данные о возможном существовании таких гипотетических частиц.
Динамическая теория кварков, описывающая их взаимодействия, стала развиваться относительно недавно. Первоначально кварковая модель была предложена для «наведения порядка» в слишком многочисленном семействе адронов. Эта модель включала кварки трех видов, или, как принято говорить, ароматов. С помощью кварков удалось навести порядок в многочисленном семействе адронов, распределив их в группы частиц, называемые мультиплетами. Частицы одного мультиплета имеют близкие массы, но не только это послужило основой их классификации; кроме опытных данных в этом случае использовали специальный математический аппарат теории групп.
В дальнейшем оказалось, что трех кварковых ароматов недостаточно для описания всех адронов. В 1974 г. были открыты так называемые пси‑мезоны, состоящие из кварка и антикварка нового вида (cc̃). Этот аромат был назван очарованием. Новый очарованный кварк с оказался гораздо тяжелее своих «собратьев»: легчайшая из пси‑частиц - мезон J/ψ - имеет массу 3097 МэВ, т. е. в 3 раза тяжелее протона. Время её жизни около 10 −20 с. Было открыто целое семейство пси‑мезонов с тем же кварковым составом сс, но находящихся в возбужденных состояниях и вследствие этого имеющих большие массы. Было очевидно, что должны существовать и связанные состояния c‑кварка с кварками других ароматов. В такого рода частицах «очарование» c‑кварка не будет компенсироваться «антиочарованием» c̃‑кварка, как это происходит в пси‑мезонах. Поэтому такие частицы получили название очарованных мезонов. Сейчас почти все они уже открыты. Упомянем для примера очарованный странный мезон F +20 с кварковым составом cs̃, имеющий массу 2021 МэВ. Теория предсказывает также существование около 20 очарованных барионов, некоторые из них уже найдены в опытах, например барион Λ c + с составом c̃ud и массой 2282 МэВ.
Существование очарованного кварка было предсказано теоретиками, поскольку выяснилось, что кварки должны встречаться парами, дублетами. Неожиданно оказалось, что природа не ограничилась двумя кварковыми дублетами. В 1977 г. были открыты ипсилон‑мезоны, состоящие из кварка и антикварка пятого вида b. Новый аромат получил название прелесть. Прелестные кварки еще более массивны, чем очарованные. Масса первой из ипсилон‑мезонов частицы Y составляет 9456 МэВ. Это самая легкая частица из семейства ипсилонов (сейчас известны четыре частицы этого семейства с кварковым составом bb̃), но и она в 10 раз (!) тяжелее протона. В самое последнее время стало известно об открытии прелестных мезонов, в которых b‑кварк соединен с антикварком другого аромата; например, B −20 ‑мезон имеет состав bũ. Масса прелестных мезонов порядка 5274 МэВ. Ожидается, что b‑кварк также образует кварковый дублет с еще более массивным t‑кварком, пока еще не обнаруженным экспериментально.