Hadrony

jak se v nich vyznat?

Hadrony - jak se v nich vyznat

Hadrony jsou částice, jejichž společným znakem je propojení gluony (intermediální částice silné interakce). Cílem tohoto článku je pomoci čtenářům v orientaci ve světě hadronů.

Patří mezi ně:

mezony - složené z jednoho kvarku a jednoho antikvarku (Např.: pion)

baryony - složené ze tří kvarků (Např.: proton)

exotické a neobvyklé částice

tetrakvarky - dva antikvarky a dva kvarky

pentakvarky- 4 kvarky + antikvark

dibaryon - dva baryony (6qq-)

a hypotetické, neobjevené

gluebally - složené pouze z gluonů

neurčité - kvarky a/nebo antikvarky a gluony

Hadrony

U kvarků existují tzv. vůně (zabývá se jimi kvantová chromodynamika), u všech hadronů jsou vůně vyrovnané. Kvarky spojují gluony.

Mezony

(z řeckého mesos - střední, protože mezony mají hmotnost mezi protony či neutrony a elektronem)

Mezony se skládají z kvarku a antikvarku. Mají celočíselný spin, tzn. že patří kromě hadronů také mezi bosony (částice interakcí). U mezonů nemá smysl mluvit o antičásticích, nicméně opačné částice můžeme vytvořit zaměněním kvarků za antikvarky.

Příklady:

Pion - neutrální, složen z kvantových stavů dd-uu-, jedná se o nejlehčí mezon. V době před jeho objevem byla vyslovena hypotéza, že je složen. Bylo to v době, kdy byl považován za elementární částici.

Baryony

Někdy označované jako těžké částice. Dělí se na nukleony a hyperony. Mezi nukleony patří proton a neutron, mezi hyperony patří baryony ksí, omega, lambda, sigma, delta. Mají poločíselný spin.

Mezi baryony patří také hypotetická částice skyrmion. Existují teorie, že v budoucnu budeme skyrmiony používat k ukládání dat. Dnes je popisujeme jako částice podobné baryonům, připomínající magnetický vír nebo dvourozměrnou strukturu podobnou uzlu.

Hyperony jsou částice, u kterých známe jenom čísla, autor článku nezná žádnou zajímavou informaci zapadající do obsahu tohoto článku. K nukleonům je známých mnoho zajímavých věcí, jež by stály za zmínku, jejich množství by však výrazně převyšovalo možnosti tohoto článku.

Exotické a neobvyklé částice

Tetrakvarky

Částice obsahující 2 kvarky a 2 antikvarky. Dnes známe 3 druhy tetrakvarků: Zc(3900), Y(4260), X(5568). Kvarky mají baryonové číslo (součet spinu) rovný nule (-1/3 + -1/3 + 1/3 + 1/3) jedná se o exotický baryon. Vytvořit tetrakvarky je velmi obtížné, ale pomáhá nám to v lepším pochopení silné interakce. Silná interakce je přitom jedna ze 4 nejvýznamnějších sil ve vesmíru. Nejnověji objeveným tetrakvarkem je X(5568) - byl objeven v Tevatronu (jeden z urychlovačů v komplexu Fermilab) v roce 2016. Zvláštní je, že Tevatron je kvůli nedostatku financí zavřen již od roku 2011. Tento výsledek se našel při analýze dřívějších dat.

Pentakvarky

Obsahují 4 kvarky a 1 antikvark. Baryonové číslo pentakvarku je 1. Nyní známe Pc+(4380), Pc+(4450), energie v závorkách je klidová hmotnost v megaelektronvoltech (MeV). Jsou 2 možnosti jak vytvořit pentakvarky.

Spojíme mezon (1 kvark a 1 antikvark) a baryon (3 kvarky) do jednoho celku. Bohužel tímto (jednodušším) způsobem nevytvoříme plnohodnotný pentakvark, ale spojení pěti kvarků ve dvou odděleních částech.
Spojíme 5 oddělených kvarků najednou. Pentakvarky jsou velmi nestabilní, obzvláště Pc+(4380, ten se rozpadne za dobu, za kterou světlo uletí femtometr).

Diaborony

Tvořeny libovolnou kombinací kvarků a antikvarků, jejich počet ale musí být roven šesti. Jsou opět dvě možnosti jejich sestrojení, buďto se jedná o spojení dvou baryonů, nebo spojení 3 kvarků a 3 antikvarků. Kromě počtu musí mít ještě bezbarvý náboj. Zatím známe pouze nestabilní dibaryony. Někdy se také užívá původem anglický název Hexakvark.

Hypotetické a neobjevené částice

Gluebally

Hypotetické částice složené pouze z gluonů. Byly odvozeny ze standardního modelu, jejich energie podle kvantové chromodynamiky (věda právě o silné interakci na kvantové interakci). Zajímavý je vztah glueballů k hmotnosti. Sice se jedná o objekt pouze z bosonů - zprostředkovatelů interakcí, ale kvůli E=mc2 musí mít hmotnost.

Hybridní hadrony

Mělo by se jednat o spojení kvarků a gluonů, přičemž gluony by v tomto případě tvořily i samotné částice. Jedním z kandidátů je qq-g (kvark, antikvark, gluon). Žádné podobné částice však v nejbližší době neobjevíme, protože současné urychlovače nejsou natolik výkonné.