Позитроний, чармоний, боттоний
Позитроний — это связанная система электрона и позитрона.
Если спины электрона и позитрона направлены в противоположные стороны, то полный спин системы равен нулю (s-состояние). Такая
система e+e− называется
парапозитронием. При аннигиляции электрона и позитрона происходит превращение парапозитрония в два фотона.
В ортопозитронии спины электрона и позитрона ориентированы в одном направлении, т.е. суммарный спин электрона и позитрона равен единице
(p-состояние). Такая система называется ортопозитронием. При аннигиляции она может превратиться в три фотона.
Связанная пара cc
связанной системе e+e−. Исходя из этой аналогии, систему cc называют
чармонием. Связанная система bb -кварков называется боттонием.
Позитроний, чармоний, боттоний
Схема энергетических уровней позитрония. Слева представлены уровни, рассчитанные с использованием кулоновского потенциала. Тонкая структура уровней (показанная в увеличенном масштабе) обусловлена существованием подуровней так же, как и в случае атома водорода.
Низшие энергетические уровни кваркония связанной системы тяжелых кварков. Слева представлены уровни, рассчитанные с использованием кулоновского потенциала. Тонкая структура уровней (показанная в увеличенном масштабе) обусловлена существованием подуровней.
Взаимодействие кварков
Особая роль кваркониев (cc и bb ) в становлении
физики мезонов состоит, во-первых, в том, что, вследствие их значительно меньших размеров, которые в свою очередь обусловлены большой массой тяжелых кварков, одноглюонный потенциал взаимодействия кварка и антикварка является гораздо более надежным. Поэтому описание кваркониев носит гораздо менее модельный характер, чем описание мезонов, построенных из легких кварков. Во-вторых, в силу большой массы кварков их движение в кварконии с гораздо большей надежностью может считаться нерелятивистским. В-третьих, у каждого из кваркониев имеется несколько возбужденных состояний, исследование которых позволяет более достоверно выявить динамику кварков и провести прямую проверку основных принципов квантовой хромодинамики.
Кварк-антикварковые состояния задаются тем же набором квантовых чисел, как и состояния позитрония или атома водорода,
•радиальным квантовым числом n,
•суммарным спином кварка и антикварка S (0 или
1),
•относительным орбитальным угловым моментом L кварка и антикварка,
•полным внутренним моментом количества движения J qq -системы: J = L + S .
Состояния характеризуют квантовыми числами J PC , где J − спин, Р и С − пространственная и зарядовая
чётности.
Система уровней чармония (cc ) .
J PC 0− + |
1− − |
0+ + |
1+ + |
2+ + |
P и С - чётности различных состояний чармония определяются соотношениями
P = (−1)L+1 , C =(−1)L+S .
Все состояния с относительным орбитальным моментом L = 0 имеют отрицательную
пространственную четность P, а все состояния с L = 1 − положительную.