Hadrón
Un hadrón (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 hadrones com aquelles partícules que eren sensibles a l'interacció forta.
Com totes les partícules subatòmiques, els hadrones 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 hadrones 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 protones 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 hadrones s'estudia per mig de la colisió de protones 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 hadrones 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). Protones 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 hadrones 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 hadrones més exòtics i atres combinacions de cuarks color-singlet que també poden existir.
Etimologia
[editar | editar còdic]El terme "hadrón" 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
[editar | editar còdic]
Segons el model de cuarks, les propietats dels hadrones estan determinades principalment pels seus cridats quark de valència. Per eixemple, un protón està compost per dos quark de valèncias (cada u en càrrega elèctrica Plantilla:Frac, per a un total de +Plantilla:Frac junts) i un quark down (en càrrega elèctrica Plantilla:Frac). La suma de totes elles dona com resultat la càrrega +1 del protón. Encara que els cuarks també duen càrrega de color, els hadrones deuen tindre càrrega de color total zero per un fenomen cridat confinament de color. És dir, els hadrones 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 hadrones 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 hadrones, 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 hadrón). 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 hadrón. 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 menut excés és aparent des de l'exterior en forma de hadrón. Per lo tant, quan es diu que un hadrón o anti-hadrón 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 hadrones 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 hadrón 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 hadrones 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 Plantilla:Frac per als cuarks i Plantilla:Frac 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 hadrones tenen estats excitats coneguts com resonàncies. Cada hadrón 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) a través de la força nuclear forta.
En atres fases de matèria els hadrones 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 hadrones, "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 hadrones lliure llevat (possiblement) el protón i el antiprotón són inestable.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «n MEAN LIFE». Particle Data Group.
- ↑ Física de partícules, Fourth edició, Chichester, West Sussex, Regne Unit. ISBN 978-1118912164.
- ↑ “Observació del caràcter resonante de l'estat Z(4430)-” (2014). Physical Review Letters 112 (22): 222002. doi:. PMID 24949760. Bibcode: v2002A 2014PhRvL.112 v2002A.
- 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.