КВАРКО́НИЙ

КВАРКО́НИЙ, груп­па ме­зо­нов, пред­став­ляю­щих со­бой свя­зан­ное со­стоя­ние тя­жё­ло­го квар­ка с ан­тик­вар­ком то­го же аро­ма­та. В по­строе­нии К. мо­гут уча­ст­во­вать толь­ко $c$- и $b$-квар­ки, т. к. тре­тий из из­вест­ных тя­жё­лых квар­ков, $t$-кварк, не об­ра­зу­ет свя­зан­ных со­стоя­ний, ус­пе­вая рас­па­сть­ся под дей­ст­ви­ем сла­бых сил. В со­от­вет­ст­вии с со­ста­вом К. де­лят­ся на се­мей­ст­ва чар­мо­ни­ев (или час­тиц со скры­тым оча­ро­ва­ни­ем, напр. $\eta_c$, $J/\psi$, $\chi_{cJ}$, $\psi'$) и бот­то­мо­ни­ев [час­тиц со скры­той пре­ле­стью, напр. $\Upsilon$ (ип­си­лон-час­ти­цы), $\chi_{bJ}$, $\Upsilon'$ и др.]. Как и все ме­зо­ны, К. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся мас­сой, ши­ри­ной рас­па­да, пол­ным спи­ном $J$, чёт­но­стью $P$, за­ря­до­вой чёт­но­стью $C$. Элек­трич. и ба­ри­он­ный за­ря­ды, изо­то­пич. спин, стран­ность, оча­ро­ва­ние и пре­лесть у К. рав­ны ну­лю. Мас­сы чар­мо­ни­ев ле­жат в диа­па­зо­не от ≈ 3 до ≈ 4 ГэВ, мас­сы бот­то­мо­ни­ев – от ≈ 9,5 до ≈ 11 ГэВ.

Не­смот­ря на боль­шую мас­су, ши­ри­на рас­па­да К. не пре­вос­хо­дит ти­пич­ных ад­рон­ных зна­че­ний (до 100 МэВ). Осо­бен­но ма­лой ши­ри­ной рас­па­да (от ≈ 20 до ≈ 300 кэВ) от­ли­ча­ют­ся ме­зо­ны с кван­то­вы­ми чис­ла­ми $J^{PC}=1^{--}$, ле­жа­щие ни­же по­ро­га рас­па­да на со­стоя­ния с от­кры­тым чар­мом и пре­ле­стью $(J/\psi, \psi',\Upsilon, \Upsilon', \Upsilon'')$; при­чи­ны этой ма­ло­сти ле­жат в ме­ха­низ­ме рас­па­да К. (ан­ни­ги­ля­ции квар­ков в глюо­ны) и ог­ра­ни­че­ни­ях, на­кла­ды­вае­мых за­ко­на­ми со­хра­не­ния кван­то­вых чи­сел. Осн. ка­на­лы рас­па­дов К. – ад­рон­ные. Боль­шое зна­че­ние име­ют рас­па­ды К. на леп­тон­ные па­ры (напр., $J/\psi \to l^+l^-$, $\Upsilon \to l^+l^-$), что свя­за­но с удоб­ст­вом и на­дёж­но­стью их экс­пе­рим. иден­ти­фи­ка­ции.

Вы­де­ле­ние К. в осо­бую груп­пу оп­рав­да­но их спе­ци­фич. со­ста­вом и су­ще­ст­вен­ны­ми раз­ли­чия­ми в тео­ре­тич. ме­то­дах, ис­поль­зуе­мых для опи­са­ния свойств К. и лёг­ких ад­ро­нов. Напр., до­пус­ка­ет­ся ги­по­те­за о не­ре­ля­ти­ви­ст­ском ха­рак­те­ре дви­же­ния квар­ков внут­ри ме­зо­на и ис­поль­зо­ва­ние не­ре­ля­ти­ви­ст­ско­го по­тен­циа­ла взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду квар­ка­ми. При этом со­стоя­ние свя­зан­ной сис­те­мы ха­рак­те­ри­зу­ет­ся глав­ным кван­то­вым чис­лом $n$, ор­би­таль­ным мо­мен­том $L$, спи­но­вым мо­мен­том $S$ и пол­ным спи­ном $J$. Разл. со­че­та­ни­ям $n$, $L$, $S$ и $J$ от­ве­ча­ют разл. ме­зо­ны ($L=S=0$ у $\eta$-ме­зо­нов; $L=0$, $S=1$ у $\psi$- и $\Upsilon$-ме­зо­нов; $L=1$, $S=1$, $J=0,1,2$ у $\chi_J$-ме­зо­нов). На ос­но­ва­нии общ­но­сти тео­ре­тич. под­хо­дов к К. ино­гда при­чис­ля­ют так­же свя­зан­ное со­стоя­ние $b$- и $c$-квар­ков – $B_c$-ме­зон, ко­то­рый, од­на­ко, прин­ци­пи­аль­но от­ли­ча­ет­ся от др. К. ме­ха­низ­мом рас­па­да.

Пер­вый из К. – $J/\psi$-ме­зон – был от­крыт в 1974 не­за­ви­си­мо Б. Рих­те­ром и С. Тин­гом (Но­бе­лев­ская пр., 1976).