El quark composición de la pion neutro ( $\pi^0$ )$\frac{u\bar{u} - d\bar{d}}{\sqrt{2}}$. ¿Esto qué significa realmente?
Creo que es extraño que una partícula no tiene una composición definida. Hay una diferencia de 2 MeV entre el quark masas y no entiendo cómo esto puede ser ignorada. Si yo estuviera de alguna manera se las arreglan para hacer un estado asociado de un arriba y un anti-quark up, ¿cuál sería? Sería una variación en el pion neutro o de alguna manera se transforman en la mezcla?
Creo que es extraño que una partícula no tiene una composición definida.
Sí, lo es. Como qftme dijo, que la mecánica cuántica para usted. Realmente no tiene sentido hasta que se sumerge en el tema durante el tiempo suficiente (e incluso entonces, sólo un poco). Pero parece ser la forma en que funciona el universo.
De todos modos, igual que todo el mundo está en la misma página, vamos a empezar desde lo básico. Si usted está familiarizado con el álgebra lineal, usted sabe que un vector en un 2-dimensional espacio vectorial, por ejemplo, se puede escribir como una combinación lineal $\alpha|0\rangle + \beta|1\rangle$ de la base de dos elementos $|0\rangle$$|1\rangle$. Por ejemplo, una dirección del vector de longitud 1 que señala el noreste puede ser escrito como
$$\frac{|\text{north}\rangle + |\text{east}\rangle}{\sqrt{2}}$$
o puede ser escrita como
$$|\text{northeast}\rangle$$
o
$$\alpha|\text{north-northeast}\rangle + \beta|\text{east-southeast}\rangle$$
etc. Usted puede averiguar lo que los coeficientes de $\alpha$ $\beta$ están en el último caso, pero no importa. El punto es, que hay un número infinito de maneras de descomponer cualquier vector.
El pion estado es un ejemplo de un vector. Es a menudo considerado como un miembro de una imagen tridimensional de espacio vectorial. Una posible base para el espacio vectorial es $u\bar{u}$, $d\bar{d}$, y $s\bar{s}$. Pero otra posible base es
$$\pi^0 = \frac{u\bar{u} - d\bar{d}}{\sqrt{2}}$$
$$\eta = \frac{u\bar{u} + d\bar{d} - 2s\bar{s}}{\sqrt{6}}$$
$$\eta' = \frac{u\bar{u} + d\bar{d} + s\bar{s}}{\sqrt{3}}$$
Esta base es útil debido a que estas combinaciones particulares de pasar a ser relativamente estable; en otras palabras, cuando una partícula que consiste en cualquier combinación de $u\bar{u}$, $d\bar{d}$, y $s\bar{s}$ es detectado en una cámara de niebla (si eres de la vieja escuela) o un calorímetro o algo por el estilo, se comportará como una de estas tres partículas. Es posible que lo que era en realidad fue emitida el estado cuántico $u\bar{u}$, pero en términos de "estable" a los estados, que es
$$u\bar{u} = \frac{1}{\sqrt{2}}\pi^0 + \frac{1}{\sqrt{6}}\eta + \frac{1}{\sqrt{3}}\eta'$$
(esperemos que hice las matemáticas a la derecha). Por lo tanto se tendría una probabilidad de $\frac{1}{2}$ que actúa como (o, técnicamente, se derrumba a) un pion, $\frac{1}{6}$ que se derrumba a eta en el mesón, y $\frac{1}{3}$ que se derrumba a eta primer mesón. Una de esas tres posibilidades es lo que en realidad había observar en el detector.
Usted puede hacer esto de otra manera: supongamos que, en lugar de $u\bar{u}$, que se inició con un pion, y en lugar de medir la "estable" meson tipo, que fueron capaces de medir directamente el quark contenido. Desde el pion estado contiene componentes igual de $u\bar{u}$$d\bar{d}$, su hipotético quark sabor de medición a dar uno de esos resultados con un 50% de probabilidad de cada uno de ellos: la mitad del tiempo que iba a encontrar que había un quark y un anti-quark up, y la otra mitad del tiempo que iba a encontrar una abajo y anti-quark abajo. Eso es lo que el estado $\frac{u\bar{u} - d\bar{d}}{\sqrt{2}}$ realidad significa: rige las probabilidades de que el pion va a interactuar con un quark sabor de medición como particular de cada quark tipo.
Esto no es "sólo la mecánica cuántica", es más que eso. La mecánica cuántica nos dice que los estados u-ubar y d-dbar se puede mezclar, por lo que se puede considerar una u ubar sistema como una suma de (u-ubar + d-dbar) plus (u-ubar - d-dbar), pero no dicen que tienen a la mezcla.
Si estos estados no se mezclan, y tenían aproximadamente la misma energía, entonces no habría paradoja, usted debería ser libre para pensar en el pion como un u-ubar, o como d-dbar. Si la u y d tiene una masa diferente, entonces u-ubar y d-dbar sería el camino correcto para visualizar el "u-pion" y el "d-pion", incluso cuando no son razonablemente las interacciones fuertes.
Pero para el real pions, la simétrica parte se divide en energía de la parte antisimétrica por cientos de MeV, cinco veces la masa de la pions. Esta división es lo que hace que el pions en contra de la intuición, y para responder a la pregunta que usted necesita a la dirección de la división.
Diciendo que pions están hechos de quarks es como decir que el sonido está hecho de átomos. Es cierto que si no hay átomos, no hay sonido, pero de eso se trata. La QCD vacío es como una materia condensada del sistema, y tiene un quark condensado en el pion escala. Los autoestados de movimiento de los quarks condensado definir las zonas bajas de las excitaciones de QCD, y el más ligero movimiento de la condensación está moviendo sus piezas quiralmente el uno contra el otro. Por esto, me refiero a girar el zurdo u/d y la mano derecha u/d quarks en el condensado por una fase opuesta. Esto haría nada que la energía de la simetría quiral son exactas, es decir, si los quarks fueron sin masa. Esto significa que usted puede "mover" el vacío en la quirales dirección sin ningún tipo de coste de la energía, y esto le da masa "fonones" (bosones de Goldstone) para este proceso, moviendo el vacío por aquí un poco, y no se mueve en el vacío. Estos fonones llevan a los mismos números cuánticos como el isospin triplete u-dbar/simétrico/d-udbar. Estos fonones son los pions.
La masa de la pions no es cero, pero es pequeño en comparación con otras partículas que interaccionan fuertemente por mucho. Esto refleja el hecho de que los quarks son luz en comparación con la QCD escala. Mientras que esta foto es exacta sólo en la medida en que el pion masa es pequeña (y el pion no es que la luz), es indispensable para la comprensión de pion de dispersión. Porque mientras que el pion masa es visible en escalas de 7 a 8 fermis, las interacciones con cosas como el protón tienen lugar en una escala de 1 fermi, donde el pion masa es negligble.
La razón pions se separó de su isospin cero pareja, la eta-prime, es porque los gluones en el vacío ya de romper parte de la simetría quiral por sí mismos, a través de instantons. Este se divide a los dos tipos de quirales de sonido, el pion y la eta, y ninguno de ellos está compuesto de quarks como una molécula está hecho de átomos. La eta-prime vacío modo de sonido es cinco veces más rígido que el pion vacío modo de sonido.
Al hacer quark análisis de la luz mesones, uno debe tener siempre en mente que sólo decirle a la simetría de los números, el isospin, la extrañeza (o SU(3)) números cuánticos. Es sólo en la alta energía, alta masas que los quarks convertido en componentes de los hadrones y mesones en el sentido ordinario.
David le da una respuesta completa en el mecanismo. Voy a abordar:
Hay una diferencia de 2 MeV entre el quark masas y no entiendo cómo esto puede ser ignorada. Si yo estuviera de alguna manera se las arreglan para hacer un estado asociado de un arriba y un anti-quark up, ¿cuál sería? Sería una variación en el pion neutro o de alguna manera se transforman en la mezcla?
Usted parece implicar que la asunción de la probabilística de la interpretación, si los dos fotones procedentes de la $\pi^0$ decaimiento se miden, la mitad del tiempo de su masa efectiva debe ser menor debido a que el $u$ quark tiene una masa menor que el $d$ quark.
1) Dentro de un estado unida a partículas virtuales. Virtual significa que su masa no está limitado a la masa invariante que sería una partícula libre. Creo que de los nucleones en el núcleo, los protones y los neutrones en deuterio.
La masa de un protón es $\ \ \ 938.272013(23) \ \rm MeV/c^2$,
mientras que la de un neutrón es $\ \ \ 939.565378(21)\ \rm MeV/c^2$
Mientras que un simple suma da $\sim 1877 \ \rm MeV/c^2$, la masa de deuteron es $1875.612 859 \ \rm MeV/c^2$
La diferencia se llama energía de enlace, pero el punto es que ni los protones ni neutrones puede tener su masa invariante dentro de la envolvente del núcleo, tienen una masa virtual.
2) aunque la masa y la energía están conectados a través de $E=mc^2$, en masa no es una cantidad conservada en la relatividad especial.
Volviendo a la adición de vectores en tres dimensiones: cuando el funcionamiento de un vector además, las longitudes no se han conservado. Dos vectores se pueden agregar a un cero vector de longitud si son en el sentido contrario y de la misma magnitud.
La masa es la medida de efecto equivalente, en especial de la relatividad de cuatro vectores, es la "longitud" de los cuatro vectores y sigue vectoriales álgebra. Es que no se conserva.
El argumento: desde $d$ quark tiene una mayor masa invariante de un $u$ quark la combinación de anti-down debe tener una mayor masa invariante de la anti-uno está mal. Los cuatro vectoriales álgebra trata de que ambos tienen la masa de la $\pi^0$.
3) Como los quarks son siempre limitados en hadrones, hay dos definiciones de un quark de la masa, la actual masa, el que entraba en la QCD ecuaciones que son los que usted cita, y el constituyente de la masa. Esa última es la masa con el acompañamiento de los gluones dentro de los hadrones y es el mismo para arriba y para abajo.
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