Hadró

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

En física de partícules un hadró (del grec ἁδρός, hadrós, "dens") és una partícula composta formada de quarks units per la força nuclear forta. Segons el nombre de quarks que formen els hadrons, poden ser de dues menes:

Els hadrons més coneguts són els protons i neutrons (barions ambdós), que són els components dels nuclis atòmics. Tots els hadrons, excepte els protons, són inestables si es troben aïllats i se sotmeten a la descomposició de partícules, però són estables quan formen part del nucli atòmic. Els mesons més coneguts són els pions i els kaons, que van ser descoberts durant els experiments de raigs còsmics de la dècada de 1940 i principis de 1950.

Els anys 70 es va predir l'existència d'hadrons que es van anomenar tetraquarks (o, més concretament, mesons exòtics) i pentaquarks (barions exòtics),[1] però no va ser fins al 2008 que es va poder tenir certes proves de la seva existència[2][3] amb diversos experiments, anomenats BELLE elaborats al laboratori KEK del Japó.

Etimologia[modifica | modifica el codi]

El terme hadró va ser introduït per Lev B. Okun en una xerrada plenària el 1962 en la Conferència Internacional sobre Física d'Altes Energies.[4]" En aquella ocasió va dir:

Tot i que aquest informe es refereix a les interaccions febles, sovint s'ha de parlar de les partícules que interaccionen fortament. Aquestes partícules no només plantegen nombrosos problemes científics, sinó també un problema de terminologia. El punt és que "partícules d'interacció forta" és un terme molt maldestre que no permet la formació d'un adjectiu. Per aquesta raó, per posar només un exemple, les partícules que es desintegren segons la interacció forta s'anomenen no-leptons. Aquesta definició no és exacta a causa que "no leptònic" també pot significar "fotònic". En aquest informe anomenem les partícules d'interacció forta "hadrons", amb el corresponent adjectiu "hadrònic" (del grec, significa ἁδρός "gran", "massiva", en contrast amb λεπτός que significa "petit", "lleuger"). Espero que aquesta terminologia resulti ser convenient.

Propietats[modifica | modifica el codi]

Els hadrons sempre tenen una càrrega total de color i gual a zero o blanc.

D'acord amb el model dels quarks,[5] les propietats dels hadrons estan determinades principalment pels anomenats quarks de valència. Per exemple, un protó està format per dos quarks amunt (cada un amb càrrega elèctrica +2/3) i un quark avall (amb càrrega elèctrica -1/3), fet que provoca que la càrrega del protó sigui 1. Segons aquesta teoria, els quarks també presenten una càrrega de color i, els hadrons ha de tenir una càrrega de color total igual a 0, a causa d'un fenomen anomenat confinament del color. És a dir, els hadrons ha de ser "sense color" o "blanc". La combinació més simple de quarks i que, per tant, ofrma les partícules compostes més estables són: tres quarks de diferents colors (barions), o un quark d'un color i un antiquark portardor de l'anticolor corresponent (mesons).

Igual que totes les partícules subatòmiques, als hadrons se'ls assignen nombres quàntics corresponents a les representacions del grup de Poincaré: JPC(m), on J és el nombre quàntic espín, P la paritat intrínseca (o paritat-P), i C, la conjugació de la càrrega (o paritat-C ), i la massa de la partícula, m. S'ha de tenir en compte que la massa d'un hadró té molt poc a veure amb la massa dels seus quarks de valència, més aviat, a causa de l'equivalència massa-energia, la major part de la massa prové de la gran quantitat d'energia associada amb la interacció forta. Els hadrons també poden portar nombres quàntics de sabor com isospín (o paritat-G ), i l'estrany. Tots els quarks porten un additiu, conserva un nombre quàntic anomenat nombre bariònic (B), que és +1/3 pels quarks i -1/3 pels antiquarks. Això significa que els barions (grups de tres quarks) tenen B = 1, mentre que les mesons tenen B = 0.

Mesons[modifica | modifica el codi]

Article principal: Mesons

Els mesons són hadrons compostos per una parella quark-antiquark. Són bosons (espin sencer, ja que tenen un nombre parell de quarks). Tenen nombre bariònic B = 0. Exemples de mesons comunament es produeixen en els experiments de física de partícules són els pions i kaons. Els pions tenen la seva importància en la composició dels nuclis atòmics a través de la força forta residual.

En principi, els mesons amb més d'un parell quark-antiquark poden existir, un hipotètic mesó amb dos parells de quark-antiquark es diu tetraquark. Diversos candidats de tetraquark van ser trobats a la dècada de 2000, però el seu estat és objecte de debat. Diversos altres hipotètics "exòtics" les mesons es troben fora del model de la classificació de quarks.

Barions[modifica | modifica el codi]

Article principal: Barions

Tots els barions coneguts estan fets de tres quarks de valència. Com els quarks tenen nombre bariònic B = 1/3, els barions tenen nombre bariònic B = 1. Els barions més coneguts són els protons i els neutrons.

Es poden elaborar hipòtesis sobre barions amb més parells quark-antiquark, a més dels seus tres quarks. Els barions hipotètics amb un parell extra quark-antiquark (5 quarks en total) es diuen pentaquarks.[6] Diversos candidats pentaquark van ser trobats a la dècada del 2000, però després de revisar aquests estats es va establir que no existien.[5]

Cada tipus de barió té la corresponent antipartícula (antibarió) en el qual els quarks se substitueixen pels seus corresponents antiquarks. Per exemple: igual que un protó està format per dos quarks amunt i un quark avall, la seva antipartícula corresponent, l'antiprotó, es compon de dos antiquarks amunt i un antiquark avall.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Hadró Modifica l'enllaç a Wikidata


Referències[modifica | modifica el codi]

  1. R. J. Jaffe. «Multiquark hadrons. I. Phenomenology of Q2Q̅ 2 mesons». Stanford Linear Accelerator Center, Stanford University, Stanford, California 94305 - Laboratory for Nuclear Science and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, 15/12/1976.
  2. Ahmed Ali, Christian Hambrock, M. Jamil Aslam. «Tetraquark Interpretation of the BELLE Data on the Anomalous Υ(1S)π+π- and Υ(2S)π+π- Production near the Υ(5S) Resonance». Physical Review Letters, 2010.
  3. «Evidence grows for tetraquarks».
  4. L.B. Okun (1962). "The Theory of Weak Interaction". Proceedings of 1962 International Conference on High-Energy Physics at CERN.  
  5. 5,0 5,1 C. Amsler et al. (Particle Data Group). «Review of Particle Physics – Quark Model». Physics Letters B, 667, 2008, pàg. 1. Bibcode: 2008PhLB..667....1P. DOI: 10.1016/j.physletb.2008.07.018.
  6. S. Kabana (2005), "Review of the experimental evidence on pentaquarks and critical discussion", arΧiv:hep-ex/0503020 [hep-ex]