¿Lo que ' s la diferencia entre un mesón y un glueball?

Question

Hay un post del blog de Matt Strassler acerca de la estructura de los hadrones.

Él contrasta la "convencional" de la imagen de hadrones se muestra a continuación:

con uno que considera para ser más exactos:

A partir de la segunda figura, uno podría creer que no hay tal cosa como un "valencia quark", y que la única razón por la que decimos que un protón contiene dos quarks y uno abajo de quark es que (hasta los quarks arriba antiquarks) = 2 y (abajo quarks abajo antiquarks) = 1.

Por desgracia, parece que este modelo no puede explicar la diferencia entre un glueball y un insípido meson de la igualdad de vuelta. Ambos podría ser simplemente una difusa nube de quarks y antiquarks en igual número, junto con algunos de los gluones. ¿Cómo podríamos decidir que uno es un glueball y que uno es un mesón?

¿Entendemos el real estado de los quarks y gluones campos dentro de un hadrón lo suficientemente bien como para dar un criterio basado en la configuración del campo que distingue a los mesones de glueballs? O es que la distinción puramente basado en datos experimentales? (es decir, cuando esta partícula choca con otras partículas que se "comporta" como si hay 2 quarks dentro de ella)

Answer 1

Esta es una buena pregunta, y la respuesta básica es "no es riguroso diferencia" (que es el principal problema con los esfuerzos experimentales para identificar glueballs).

1) cargadas Eléctricamente los estados, o las partículas neutras que son parte de un isospin multiplet son claramente mesones. Esto significa que tu pregunta puede ser reducido a la distinción de isospin singlete mesones de glueballs.

2) Históricamente, lo que la gente trató de hacer es encontrar a los estados que son "inusuales" de alguna manera. Los estados que no encajan en el modelo quark clasificación, los estados que son preferentemente producidos en "gluones" ricos entornos, como $J/\psi$ decae, o de estados con los inusuales patrones de caries. (Esto no ha llevado a una clara descubrimiento).

3) Un sistema más moderno método es buscar isosinglets y, a continuación, tratar de coincidir con un lattice QCD cálculo del espectro observado. En el entramado usted puede comprobar si una determinada estados preferentemente a las parejas a $\bar{q}q$ o $G_{\mu\nu}G^{\mu\nu}$ operadores. Este es un esfuerzo continuo.

4) En el entramado también se puede estudiar la dependencia de la isosinglet masas de los quarks masas. Si las masas son infinitas, a continuación, todos los estados son glueballs. Como reducir el quark masas de nuevos estados que aparecen en la gran masa de la escala linealmente con $m_q$. Estos son los mesones. Ahora usted puede tratar de seguir los mesones para el punto físico (esto no es tan sencillo, porque de paso a nivel y miixng).

Answer 2

¿Entendemos el estado real de los quarks y gluones campos dentro de un hadrón lo suficientemente bien como para dar un criterio basado en la configuración del campo que distingue a los mesones de glueballs?

Sí, tenemos el modelo estándar de la física, y los cálculos se han llevado a cabo dentro de ese modelo.

La constituyente de las partículas de glueballs son los gluones, es decir, las partículas elementales del modelo estándar, que son el bosón de gauge del color de SU(3).

Los estudios teóricos de glueballs se han centrado en glueballs consistentes en dos gluones o tres gluones, por analogía a los mesones y bariones que tienen dos y tres quarks, respectivamente. Como en el caso de los mesones y bariones, glueballs sería QCD color cargo neutral. El número de bariones de un glueball es cero.

Una revisión y una charla por el mismo autor

Los cálculos dentro de QCD (celosía y la suma de las reglas) encontrar el más ligero glueball a ser un escalar con masa en el rango de alrededor de 1000-1700 MeV. Varias investigaciones fenomenológicas se discuten los cuales tienen como objetivo la identificación de los escalares meson nonets de menor masa y el super-numerosos estados, si los hubiere. Resultados en el sabor de la estructura de la luz escalares f0(500), f0(980) y f0(1500) se presentan; la evidencia de f0(1370) es objeto de estudio. Un exceso significativo de los principales grupos de neutro cargo en gluon chorros se encuentra en LEP en comparación con MCs, posiblemente una señal directa para glueball de producción;

Para abordar el protón figura de la pantalla de arriba, donde los quarks y antiquarks son todo lo que hay en una multitud, se trata de una aproximación que no implica que las energías de los quarks y antiquarks y gluones ( que no se muestran).

Estos difieren, el mar partons ( quark antiquark lío) tienen bajas energías de interacción:

y los gluones llevan la mitad de la energía de interacción en el protón. Se puede ver que los quarks de valencia tienen un comportamiento diferente.

Será algo similar en una cola de pelota, donde la mayoría de la energía que será llevado por el valencia gluones y el mar de los gluones y una pequeña parte por el mar quark antiquark.