Hadron? Barion? Mezon? Co to jest co? Kto jest kim? I dlaczego fizycy upierają się przy dodawaniu przyrostka „on” do nazwy każdej cząstki, jaką napotkają?
W przeciwieństwie do NFL, w futbolu szkolnym powszechne jest, że koszulki drużyny nie będą miały nazwisk graczy wyhaftowanych z tyłu. To może sprawić, że oglądanie gry bardzo mylące dla przypadkowego widza. Podczas gdy eksperci wiedzą, kto jest kim bez zastanowienia, przypadkowy widz może łatwo stracić orientację, który gracz jest którym bez listy, która łączy każdy numer koszulki z nazwiskiem gracza.
Fizyka cząstek ma niektóre z tych samych problemów z tymi wszystkimi nazwami cząstek kończącymi się na „on”. To wystarczy, żeby przyprawić cię o potężny ból głowy. Wtajemniczeni rozpoznają je na pierwszy rzut oka, ale dla osób nie będących ekspertami, lista identyfikująca je byłaby bardzo pomocna. W tym tygodniu w Nutshell zidentyfikujemy trzy z nich i wyjaśnimy jak są ze sobą powiązane. Te trzy klasy cząstek to hadrony, mezony i bariony.
Po pierwsze, wszystkie trzy terminy określają klasy cząstek. Hadrony są cząstkami, które doświadczają silnej siły jądrowej. Oznacza to, że zawierają kwarki. Barion jest rodzajem hadronu i zawiera trzy kwarki. Mezon jest również rodzajem hadronu, zawiera jeden kwark i jeden antykwark. Czyniąc analogię do królestwa zwierząt, termin hadron odpowiada terminowi zwierzę, podczas gdy terminy mezon i barion mogą odpowiadać klasyfikacjom ssak i gad.
Historycznie nazwa barion oznaczała ciężką cząstkę subatomową, podczas gdy termin mezon był nadawany cząstkom o znacznie mniejszej masie. Można to wywnioskować z greckich korzeni etymologicznych tych słów – „barys” – ciężki i „mesos” – pośredni. (Istnieją też cząstki zwane leptonami, od greckiego „leptos” oznaczającego światło, ale te cząstki nie są hadronami i nie są tu omawiane). W latach 60-tych identyfikacja barionów jako cząstek ciężkich i mezonów jako cząstek o masie pośredniej była absolutna. Jednak odkrycie cięższego kwarka uroczego i dolnego zniszczyło ten związek – okazało się, że mogą one tworzyć mezony cięższe od najwcześniej odkrytych barionów. Tak więc we współczesnym świecie zawartość kwarku jest jedyną rzeczą, która identyfikuje hadron jako barion lub mezon.
Jedną z rzeczy wspólnych dla mezonów i barionów jest to, że chociaż składające się na nie kwarki niosą kolor, same nie niosą – są neutralne kolorystycznie. To znaczy, że to ich kwarkowe i gluonowe składniki niosą ładunek siły silnej, a nie mezony i bariony, które się na nie składają.
W skrócie, hadrony są cząstkami zawierającymi kwarki. Bariony są hadronami zawierającymi trzy kwarki, a mezony są hadronami zawierającymi kwark i antykwark. Miejmy nadzieję, że następnym razem, gdy spotkasz się z tymi terminami, nie będziesz musiał sięgać po Tylenol.
-Don Lincoln
Chcesz poznać definicję jakiegoś wyrażenia? Masz pytanie? Wyślij e-mail na adres [email protected].
Bariony i mezony są przykładami hadronów. Każda cząstka, która zawiera kwarki i doświadcza silnej siły jądrowej jest hadronem. Bariony mają w sobie trzy kwarki, natomiast mezony mają jeden kwark i antykwark.
.