Posada

En física de partícules, una posada (del grec antic μέσος, mésos, lliteralment: que està en mig) és un bosón que respon a l'interacció nuclear forta, açò és, un hadrón en un espin sancer.

En el Model estàndar, les posades són partícules compostes en un estat quark-antiquark. Es creu que totes les posades conegudes consistixen en un parell quark-antiquark (els aixina cridats quarks de valència) més una «mar» de parells quark-antiquark i gluones virtuals. Està en progrés la busca de posades exòtiques que tenen constituents diferents. Els quarks de valència poden existir en una superposició d'estats de sabor; per eixemple, el pion neutre no és ni un parell dalt-antiarriba ni un parell avall-antiabajo, sino una superposició quàntica igual d'abdós. Les posades pseudoescalares, d'espin 0 puix quark i antiquark tenen espin oposts, tenen la menor energia en repòs, mentres que els posades vectorials tenen més energia i espin 1, puix el quark i antiquark tenen espin paralels. Abdós presenten versions de major energia a on l'espin està incrementat pel moment angular orbital. Totes les posades són inestables, en vides miges inferiors a 10^-7 s.

Originalment, es va predir que les posades eren els portadors de la força que unix al protón i al neutró, d'ahí el seu nom. Quan va ser descobert, el muon es va assignar a esta família de massa similar i va ser batejat com a «posada mu», no obstant no va mostrar interacció forta en la matèria nuclear: és en realitat un leptón. El pion va ser la primera posada autèntica en ser descobert.

En 1949 Hideki Yukawa va ser guardonat en el Premi Nobel de física per predir l'existència de la posada. Originalment ho va cridar 'mesontrón', pero va ser corregit per Werner Heisenberg (el seu pare va ser professor en grec de l'Universitat de Munich), qui va indicar que no hi havia un 'tr' en la paraula grega 'mesos'.

Descobriment i desenroll

Archiu:Bariones mesones.png

Diferencia entre els bariones i les posades.

Archiu:Modelo Estándar.svg

Nom i càrrega elèctrica dels components de la matèria.

L'existència de les posades va ser proposta pel físic nuclear japonés Hideki Yukawa en 1935. La seua idea era que existien una série de partícules més pesades que l'electró que eren responsables de l'interacció nuclear forta. Inicialment es va pensar que estes partícules eren els muones (incorrectament cridades posades), pero posteriorment es va comprovar que estos pertanyien al grup dels leptones. Les posades postulades per Yukawa varen ser descoberts en 1947 per Powell i denominats posades π o piones.

Posteriorment varen ser descobrint-se diferents grups de posades, entre ells les posades-K o kaones. Existixen diverses posades, els quals es produïxen en interaccions entre bariones i són inestables. Encara que inicialment es definien per la seua massa intermija entre la del electró i la del protón, els hi ha de massa superior a este últim. Les posades estan formades per un quark i un antiquark.

Classificació

Els noms de les posades són tals que es puguen inferir les seues principals propietats. A l'inversa, donades les propietats d'una posada, el seu nom queda clarament determinat. Les convencions de denominació cauen en dos categories segons la seua sabor: les posades sense sabor i els que tenen sabor.

Posades sense sabor

Les posades sense sabor són posades els números quàntics de les quals de sabor són tots zero. Açò significa que eixos quarks són estats quarkonios (pares quark-antiquark del mateix sabor) o una superposició llineal de tals estats.

El nom de les posades sense sabor està determinat pel seu espin total S i el seu moment angular orbital L. Com una posada està compost per dos quarks en s = 1/2 l'espin total pugues solament ser S = 1 (espin paralels) o S = 0 (espin anti-paralels). El número quàntic orbital L es deu a la revolució d'un quark sobre un atre. Normalment els moments angulars orbitales majors es traduïxen en una major massa per a la posada. Estos dos números quàntics determinen la paritat P i la paritat de la càrrega conjugada C de les posades:

P = (−1)^L+1

C = (−1)^L+S

L i S se sumen per a formar un número quàntic de moment angular total J, el valor de la qual està en el ranc de |L−S| a L+S en un pas unitari. Les diferents possibilitats es resumixen en les expressions ^2S+1L_J i J^PC (ací solament s'usa el signe per a P i C).

Les diferents possibilitats i el corresponent símbol de la posada vénen daus en la següent taula:

	JPC =	(0, 2…)− +	(1, 3…)+ −	(1,2…)− −	(0, 1…)+ +
Composició de quarks	2S+1LJ = *	1(S, D…)J	1(P, F…)J	3(S, D…)J	3(P, F…)J
$u\overline{d}\text{, }u\overline{u}-d\overline{d}\text{, }d\overline{u}$ †	I = 1	π	b	ρ	a
$u\overline{u}+d\overline{d}\text{, }s\overline{s}$ ‡	I = 0	η, η’	h, h’	$\varphi$, ω	f, f’
$c\overline{c}$	I = 0	ηc	hc	ψ •	χc
$b\overline{b}$	I = 0	ηb	hb	ϒ	χb

Notes:

^* Note's que algunes combinacions estan prohibides: 0^{− −}, 0^{+ −}, 1^{− +}, 2^{+ −}, 3^{− +}...

^† En la primera fila les partícules en isospines triples: π⁻, π⁰, π⁺ etc.

^‡ La segona fila conté parells d'elements: φ es correspon en un estat $s\overline{s}$, i ω en $u\overline{u}+d\overline{d}$. En atres casos no es coneix la composició exacta, i s'usa una prima per a distinguir les dos formes.

^• Per raons històriques, a la forma 1³S₁ de ψ li la crida J/ψ

Les séries normals de paritat-espin estan formades per les posades en P = (−1)^J. En la série normal, S = 1, i per tant PC = +1 (p.i., P = C). Açò correspon a alguns estats triplets (apareixen en les dos últimes columnes)

Archiu:Eta-decay.png

Diagrama de Feynman d'un dels modos en que la partícula eta pot decaure en 3 piones en emetre gluones.

Com a molts d'eixos símbols podien referir-se a més d'una partícula, es varen afegir regles extra :

• En este esquema, les partícules en J^P = 0⁻ es coneixen com pseudoescalares, i a les posades en J^P = 1⁻ se'ls crida vectores. Per a atres partícules, el número J s'afig com subindice: a₀, a₁, χ_c1, etc.
• Per a molts dels estats ψ, Υ i χ és comú incloure l'informació espectroscópica: Υ(1S), Υ(2S). El primer número és el número quàntic principal i la lletra és la notació espectroscópica de L. La multiplicitat s'omet ya que està implícita en el símbol i J apareix com un subíndex quan es necessita: χ_b2(1P). Si l'informació espectroscópica no està disponible, s'indica la massa: Υ(9460).
• L'esquema de nomenclatura no distinguix entre estats «purs» de quarks i estats gluónicos, els estats gluonicos seguixen el mateix esquema.
• No obstant, les posades exòtiques en números quàntics «prohibits»: J^PC = 0^{− −}, 0^{+ −}, 1^{− +}, 2^{+ −}, 3^{− +}... podrien usar la mateixa convenció que les posades en idèntic número J^P, pero afegint un subíndex J. Una posada en isospin 0 i J^PC = 1^{− +} pot ser denotat com ω₁. Quan es desconeixen els números quàntics d'una partícula, esta es designa en una X seguida per la seua massa entre paréntesis.

Posades en sabors

Per a les posades en sabor, l'esquema de noms és una miqueta més simple.

1. Els noms de les posades s'assignen segons cual siga el més pesat dels seus dos quarks. Del més a lo manco massiu, l'orde és t > b > c > s > d > o. No obstant, o i d no duen cap sabor, aixina estos no alteren l'esquema de noms. El quark t mai forma hadrones, pero el símbol T es reserva de qualsevol modo.

quark	símbol	quark	símbol
c	D	t	T
s	$\overline{K}$	b	$\overline{B}$

Note's el fet de que per als quarks b i s obtenim un símbol de antipartícula. Açò es deu a que s'adopta la convenció de que la càrrega de sabor i la càrrega elèctrica deuen concordar en el signe. Açò també es complix per al tercer component del isospín: el quark dalt té càrrega i I₃ positius, el quark avall té càrrega i I₃ negatius. La conseqüència és que la càrrega de sabor de qualsevol posada té el mateix signe que la seua càrrega elèctrica..

2. Si el segon quark té també sabor (no és o o d) llavors la seua identificació ve donada pel subíndex (s, c or b, i en teoria t).

3. S'afig un superíndex "*" si la posada està en la série normal paritat-espin, p.i. J^P = 0⁺, 1⁻, 2⁺...

4. Per a posades que no siguen pseudoescalares (0⁻) o vectores (1⁻) s'afig el número quàntic del moment angular total J com a subíndex.

Si ho unim tot tenim que:

Composició del quark	Isospin	JP = 0−, 1+, 2−...	JP = 0+, 1−, 2+...
$\overline{s}u,\overline{s}d$	1/2	$K_J$ †	$K_J^{*}$
$c\overline{u},c\overline{d}$	1/2	$D_J$	$D_J^{*}$
$c\overline{s}$	0	$D_{sJ}$	$D_{sJ}^{*}$
$\overline{b}u,\overline{b}d$	1/2	$B_J$	$B_J^{*}$
$\overline{b}s$	0	$B_{sJ}$	$B_{sJ}^{*}$
$\overline{b}c$	0	$B_{cJ}$	$B_{cJ}^{*}$

† J està omesa per 0⁻ and 1⁻

En alguns casos, les partícules poden canviar entre elles. Per eixemple, el kaón neutre $K^0(\overline{s}d)$ i el seu antipartícula ${\overline{K}}^0(s\overline{d})$ poden combinar-se de manera simètrica o antisimètrica, originant dos noves partícules, kaones neutres de vida curta i de vida llarga $K_S^0=\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{2}}\end{array}(K^0-{\overline{K}}^0),K_L^0=\begin{array}{c}\frac{1}{\sqrt{2}}\end{array}(K^0+{\overline{K}}^0)$ (rebujant el chicotet terme de la violació CP).