Hadró
Un hadró (del grec ἁδρός, hadrós, "dens" o "fort") és una partícula subatòmica formada per quarks que permaneixen units per l'interacció nuclear forta entre ells. Abans de la postulació del model de cuarks es definia als hadrons com aquelles partícules que eren sensibles a l'interacció forta.
Com totes les partícules subatòmiques, els hadrons tenen números quàntics corresponents a les representacions del grup de Poincaré: JPC(m), a on J és l'espin, P la paritat, C la paritat C, i m la massa. Ademés, poden dur números quàntics de sabor com l'isoespín, estranyea, etc.
Es creu que casi tots els hadrons i antihadrones "lliures" (és dir, aïllats i no units dins d'un núcleu atòmic) són inestables i finalment es descomponen en atres partícules. L'única possible excepció coneguda són els protons lliures, els quals semblen ser estables, o a lo manco, tarden molt temps en desintegrar-se (de l'orde de 1034+ anys). A modo de comparació, els neutrons lliures són la partícula inestable de vida més llarga i es desintegren en una vida mija d'aproximadament 879 segons.[1] Experimentalment, la física de hadrons s'estudia per mig de la colisió de protons o núcleus d'elements densos i pesats com el plom o l'or, i la detecció d'enrunes en les pluges de partícules produïdes. El procés idèntic ocorre en l'entorn natural, en l'atmòsfera superior extrema, a on els muones i les posades com els piones són produïts per les colisions dels rajos còsmics en partícules de gas enrarit en l'atmòsfera exterior.[2]
Els hadrons es dividixen en dos grans famílies: bariones, formats per un número impar de cuarks (normalment tres cuarks) i posades, formats per un número par de cuarks (normalment dos cuarks: un cuark i un anticuark). Protons i neutrons (que constituïxen la major part de la massa d'un àtom) són eixemples de bariones; piones són un eixemple de posada. En els últims anys s'han descobert hadrons exòtics que contenen més de tres cuarks de valència. Un estat tetraquark (un posada exòtica), denominat Z(4430)Plantilla:Sup, va ser descobert en 2007 pel Experiment Belle i confirmat com a resonància en 2014 per la colaboració LHCb.[3] Dos estats pentaquark (barión exòtic), denominats PPlantilla:La seua(4380) i PPlantilla:La seua(4450), varen ser descoberts en 2015 per la colaboració LHCb. Hi ha varis candidats hadrons més exòtics i atres combinacions de cuarks color-singlet que també poden existir.
Etimologia
El terme "hadró" va ser introduït per Lev B. Okun en una assamblea en l'International Conference on High Energy Physics de 1962. En esta assamblea va dir:
Propietats
Segons el model de cuarks, les propietats dels hadrons estan determinades principalment pels seus cridats quark de valència. Per eixemple, un protó està compost per dos quark de valèncias (cada u en càrrega elèctrica + 2⁄3, per a un total de +3⁄3 junts) i un quark down (en càrrega elèctrica - 1⁄3). La suma de totes elles dona com resultat la càrrega +1 del protó. Encara que els cuarks també duen càrrega de color, els hadrons deuen tindre càrrega de color total zero per un fenomen cridat confinament de color. És dir, els hadrons deuen ser "incoloros" o "blancs". Les formes més senzilles de que açò ocórrega són en un cuark d'un color i un anticuark del corresponent anticolor, o tres cuarks de diferents colors. Els hadrons en la primera disposició són un tipo de posada, i els que tenen la segona disposició són un tipo de barión.
Els gluones virtuals sense massa componen l'immensa majoria de les partícules de l'interior dels hadrons, aixina com els principals constituents de la seua massa (en l'excepció del charm pesat i els quark bottoms; el quark top desapareix abans de tindre temps d'unir-se a un hadró). L'intensitat de la força forta gluons que unix als cuarks té suficient energia (I) per a tindre resonàncies compostes de cuarks massius (m) (I ≥ mc2). Un dels resultats és que els parells de curta vida de virtual cuarks i anticuarks es formen i desapareixen contínuament dins d'un hadró. Ya que els cuarks virtuals no són paquets d'ones estables (quants), sino un fenomen irregular i transitori, no té sentit preguntar-se qué cuark és real i quin virtual; només el chicotet excés és aparent des de l'exterior en forma de hadró. Per lo tant, quan es diu que un hadró o anti-hadró està format per (típicament) 2 o 3 cuarks, açò es referix tècnicament a l'excés constant de cuarks front a anticuarks.
Com a totes les partícules subatòmiques, als hadrons se'ls assignen números quàntics corresponents a les representacions del grup de Poincaré: JPC (m), a on J és el número quàntic d'espin, P la paritat intrínseca (o P-paritat), C la conjugació de càrregues (o C-paritat), i m és la massa de la partícula. Note's que la massa d'un hadró té molt poc que vore en la massa de les seues cuarks de valència; més be, per l'equivalència massa-energia, la major part de la massa prové de la gran cantitat d'energia associada a l'interacció forta. Els hadrons també poden dur número quàntic de sabor com isospín (G paritat), i estranyea. Tots els cuarks duen un número quàntic aditiu i conservat cridat número bariónico (B), que és + 1⁄3 per als cuarks i - 1⁄3 per als anticuarks. Açò significa que els bariones (partícules compostes formades per tres, cinc o un número impar major de cuarks) tenen B = 1 mentres que les posades tenen B = 0.
Els hadrons tenen estats excitats coneguts com resonàncies. Cada hadró en estat bàsic pot tindre varis estats excitats; s'han observat varis centenars de resonàncies en experiments. Les resonàncies es desintegren extremadament ràpit (en uns 10-24 segons) per mig de la força nuclear forta.
En atres fases de matèria els hadrons poden desaparéixer. Per eixemple, a molt alta temperatura i alta pressió, a menos que hi haja suficients sabors de cuarks, la teoria de la cromodinámica quàntica (QCD) prediu que els cuarks i els gluones deixaran d'estar confinats dins dels hadrons, "perque la força de l'interacció forta disminuïx en l'energia". Esta propietat, que es coneix com llibertat asintòtica, ha segut confirmada experimentalment en el ranc d'energia entre 1 GeV (gigaelectronvoltio) i 1 TeV (teraelectronvoltio). Tots els hadrons lliure llevat (possiblement) el protó i el antiprotón són inestable.
Referències
- ↑ Zyla, P. A. (2020). «n MEAN LIFE». PDG Live: 2020 Review of Particle Physics. Particle Data Group. Consultat el 3 de febrer de 2022.
- ↑ Martin, B. R. (2017). Física de partícules, Fourth edició, Chichester, West Sussex, Regne Unit. ISBN 978-1118912164.
- ↑ Aaij, R.(2014).«Observació del caràcter resonante de l'estat Z(4430)-».Physical Review Letters.112(22): 222002.doi:10.1103/PhysRevLett.112.222002.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Hadrón» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.