Mesón eta

En física de partículas, el mesón eta (η) y el mesón eta prima (η') son partículas subatómicas descubiertas en 1961; estos mesones están compuestos de una mezcla de quarks arriba, abajo y extraños con sus correspondientes antiquarks.

Mesón eta (η) y Mesón eta prima (η') η, η'
Conjunto de nueve mesones de espín cero
Composición	η : ≈ ${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}{\sqrt {6}}} }$ η' : ≈ ${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}}{\sqrt {3}}} }$
Familia	Bosón^[1]​
Grupo	Mesones
Interacción	Nuclear fuerte y Nuclear débil
Antipartícula	Ella misma
Descubierta	1961
Tipos	3
Masa	η : 547,853 ± 0,024 MeV/c^2 η' : 957,66 ± 0,24 MeV/c^2
Vida media	η: 5,0 ± 0,3 · 10^-19 s, η': 3,2 ± 0,2 · 10^-21 s
Decae en	η : γ + γ                   o bien π^0 + π^0 + π^0       o bien π^+ + π^0 + π^- η' : π^+ + π^- + η            o bien (ρ^0 + γ) / (π^+ + π^- + γ)      o bien π^0 + π^0 + γ
Carga eléctrica	0 e
Espín	Entero
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El mesón eta encantado (η_c) y el mesón eta inferior (η_b) son formas de quarkonium. Tienen el mismo espín y paridad que los mesones eta ligeros, pero contienen quarks encanto y quarks fondo respectivamente. El quark top es demasiado pesado para formar un mesón similar (mesón eta superior, símbolo η_t), debido a su muy rápida desintegración.

Composición de quarks

La partícula subatómica Eta (η) pertenece al conjunto pseudoescalar de nueve mesones que tienen espín J = 0 y paridad negativa;^[2]​^[3]​ igualmente Eta y Eta prima tiene isoespín total I igual a cero, y valores nulos de extrañeza e hipercarga. Cada quark que aparece en una partícula subatómica Eta está acompañado de su antiquark (por ello la partícula global en su conjunto no posee "sabor") y todos los números cuánticos principales tienen un valor igual a cero.

La teoría de quarks con simetría básica SU (3) para los tres quarks más ligeros, que sólo tiene en cuenta la fuerza fuerte, predice las partículas correspondientes

${\displaystyle \eta _{1}=\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}}{\sqrt {3}}} }$ , y

${\displaystyle \eta _{8}=\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}{\sqrt {6}}} }$ .

Los subíndices se refieren al hecho de que η ₁ se corresponde con un singlete (que es totalmente antisimétrico) y η₈ se corresponde con un octeto. Sin embargo, en este caso, las fuerzas débil y electromagnética, que pueden transformar un sabor de quark en otro, causan una significativa, aunque pequeña, cantidad de "mezcla" de los estados propios (con ángulo de mezcla θ_P = -11,5 grados),^[4]​ de modo que la composición real de quarks es una combinación lineal de estas fórmulas . Esto es:

${\displaystyle \left({\begin{array}{cc}\cos \theta _{\mathrm {P} }&-\sin \theta _{\mathrm {P} }\\\sin \theta _{\mathrm {P} }&\cos \theta _{\mathrm {P} }\end{array}}\right)\left({\begin{array}{c}\eta _{8}\\\eta _{1}\end{array}}\right)=\left({\begin{array}{c}\eta \\\eta '\end{array}}\right)}$ .

El nombre de la partícula Eta sin subíndice se corresponde con la partícula real que es observada en la realidad y es próxima a η₈. La partícula Eta prime es la partícula observada próxima a η₁.^[3]​

Las partículas Eta y Eta prima están estrechamente relacionadas con el pión neutro más conocido π⁰, donde

${\displaystyle \pi ^{0}=\mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} }$ .

De hecho π⁰, η₁ y η₈ son tres combinaciones lineales ortogonales de los pares de quarks uu, dd y ss. uu, dd y ss; Están en el centro del conjunto pseudo-escalar de nueve mesones^[2]​^[3]​ con los principales números cuánticos iguales a cero.

Descubrimiento

El mesón eta fue descubierto en 1961 en colisiones pión-nucleón en el Bevatron, por A. Pevsner et al., en un momento en que el equipo que propuso la vía óctuple estaba dando lugar a predicciones y descubrimientos de nuevas partículas a partir de consideraciones de simetría.^[5]​

La diferencia entre la masa de η y la de η' es más grande de lo que el modelo de quarks puede explicar de modo natural. Este «rompecabezas η-η'» se resuelve con los instantones.

Véase también

• Lista de mesones

Enlaces externos

• en el Particle Data Group (en inglés)

Referencias

1. Eisberg, Robert; Resnick, Robert. Física cuántica. Limusa. p. 723. ISBN 968-18-0419-8.  |fechaacceso= requiere |url= (ayuda)
2. El describe el conjunto pseudo-scalar SU(3) de nueve mesones entre los que se incluyen las partículas Eta y Eta prima.
3. H. F. Jones (1998). Groups, Representations and Physics. Dirac House, Temple Back, Bristol BS1 6BE, UK: Institute of Physics Publishing. ISBN 0 7503 0504 5. . En la página 150 se describe el conjunto pseudo-scalar SU(3) de nueve mesones entre los que se incluyen las partículas Eta y Eta prima. En la página 154 se define η₁ y η₈ y se explica el mezclado (que da lugar a las partículas Eta y Eta prima).
4. Particle Data Group. «Quark Model Review». 
5. Andrzej Kupść (2007). «What is interesting in Eta and Eta prime Meson Decays?». arXiv (AIP Conference Proceedings 950): 165-179. arXiv:0709.0603. doi:10.1063/1.2819029. 

•   Datos: Q309940