Адрон

Адро́ны (от др.-греч. ἁδρός «сильный», «толстый», «крепкий», «тучный»)^[1] — класс составных частиц, подверженных сильному взаимодействию^[2]. Термин предложен советским физиком Л. Б. Окунем в 1962 году^[3], при переходе от модели Сакаты сильно взаимодействующих частиц к кварковой теории. Для элементарных частиц, не участвующих в сильных взаимодействиях, Л. Б. Окунь тогда же предложил название аденоны^[4].

Адроны обладают сохраняющимися в процессах сильного взаимодействия квантовыми числами: странностью, очарованием, прелестью и др.

Адронизация — процесс формирования адронов из цветных объектов: кварков и глюонов.

Адроны делятся на две основные группы в соответствии с их кварковым составом:

• Барионы — состоят из трёх кварков трёх цветов, образуя так называемую бесцветную комбинацию^[2]. Именно из барионов построена подавляющая часть наблюдаемого нами вещества — это нуклоны, составляющие ядро атома и представленные протоном и нейтроном. К барионам относятся также многочисленные гипероны — более тяжёлые и нестабильные частицы, получаемые на ускорителях элементарных частиц.
• Мезоны — состоят из одного кварка и одного антикварка^[2]. К мезонам относятся пионы (${\displaystyle \pi }$-мезоны) и каоны (${\displaystyle K}$-мезоны) и многие более тяжёлые мезоны.

Краткий обзор различных семейств элементарных и составных частиц и теории, описывающие их взаимодействия. Элементарные частицы слева — фермионы, справа — бозоны. (Термины — гиперссылки на статьи Википедии)

В 2014–2015 гг. 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.

Изучение свойств адронов является одной из задач, стоящих перед Большим адронным коллайдером^[5].

Среди каналов распада адронов принято выделять адронные распады, лептонные распады, полулептонные распады, радиационные распады^[6].

Барионы

Комбинация трёх u, d или s-кварков с общим спином 3/2 формирует так называемый барионный декуплет.

См. более подробный список барионов.

Обычные барионы содержат каждый три валентных кварка или три валентных антикварка.

• Нуклоны — фермионные составляющие обычного атомного ядра:
  • протоны;
  • нейтроны.
• Гипероны, такие, как Λ-, Σ-, Ξ- и Ω-частицы, содержат один или больше s-кварков, быстро распадаются и тяжелее нуклонов. Хотя обычно в атомном ядре гиперонов нет (в нём содержится лишь примесь виртуальных гиперонов), существуют связанные системы одного или более гиперонов с нуклонами, называемые гиперядрами.
• Также были обнаружены очарованные и прелестные барионы.
• Пентакварки состоят из пяти валентных кварков (точнее, четырёх кварков и одного антикварка).

Недавно (2018) были найдены признаки существования экзотических барионов, содержащих пять валентных кварков; однако были сообщения и об отрицательных результатах. Вопрос их существования остаётся открытым.

См. также дибарионы.

Мезоны (бозоны)

Мезоны с нулевым спином формируют нонет.

См. более подробный список мезонов.

Обычные мезоны содержат валентный кварк и валентный антикварк. В их число входят пион, каон, J/ψ-мезон и многие другие типы мезонов. В моделях ядерных сил взаимодействие между нуклонами переносится мезонами.

Могут существовать также экзотические мезоны (их существование всё ещё под вопросом):

• Тетракварки состоят из двух валентных кварков и двух валентных антикварков.
• Глюболы — связанные состояния глюонов без валентных кварков.
• Гибриды состоят из одной или более кварк-антикварковых пар и одного или более реальных глюонов.

Мезоны с нулевым спином формируют нонет.

История

Ещё в 1940-е годы стало ясно, что не только нуклоны подвержены сильному взаимодействию^[7].

В начале русскоязычные физики называли класс «гадрон»^[8].

См. также

• Классификация элементарных частиц
• Большой адронный коллайдер
• Резонансы