Hadron? Baryon? Meson? Vad är vad? Vem är vem? Och varför insisterar fysikerna på att fästa suffixet ”on” på namnet på så gott som varje partikel de stöter på?
Till skillnad från NFL är det vanligt inom gymnasiefotbollen att lagets tröjor inte har spelarnas namn prydda på ryggen. Det kan göra det mycket förvirrande att titta på en match för den tillfälliga åskådaren. Medan experterna vet vem som är vem utan att tänka efter kan den vanlige åskådaren lätt tappa bort kontrollen över vilken spelare som är vem utan en lista som kopplar ihop varje tröjnummer med spelarens namn.
Partikelfysiken har en del av samma problem med alla dessa partikelnamn som slutar på ”on”. Det räcker för att ge dig en enorm huvudvärk. Insiders känner igen dem på förhand, men för icke-experter skulle en lista som identifierar dem vara till stor hjälp. I veckans Nutshell kommer vi att identifiera tre av dem och förklara hur de är relaterade. De tre klasserna av partiklar är hadroner, mesoner och baryoner.
För det första identifierar alla tre termerna klasser av partiklar. Hadroner är partiklar som upplever den starka kärnkraften. Det innebär att de innehåller kvarkar. En baryon är en typ av hadron och den innehåller tre kvarkar. En meson är också en typ av hadron, och den innehåller en kvark och en antikvark. Om man gör en analogi med djurriket motsvarar termen hadron termen djur, medan termerna meson och baryon kan motsvara klassificeringarna däggdjur och reptil.
Historiskt sett innebar namnet baryon en tung subatomär partikel, medan termen meson gavs till partiklar med mycket lägre massa. Detta framgår av ordens grekiska etymologiska rötter – ”barys” för tung och ”mesos” för mellanliggande. (Det finns också partiklar som kallas leptoner, från grekiskans ”leptos” som betyder lätt, men dessa partiklar är inte hadroner och diskuteras inte här). På 1960-talet var identifieringen av baryoner som tunga partiklar och mesoner som partiklar med intermediär massa absolut. Men upptäckten av den tyngre charm- och bottenkvarken förstörde detta samband – det visade sig att de kunde bilda mesoner som var tyngre än de tidigast upptäckta baryonerna. I den moderna världen är således kvarkinnehållet det enda som identifierar en hadron som en baryon eller en meson.
En sak som mesoner och baryoner har gemensamt är att även om deras ingående kvarkar bär på färg så gör de själva inte det – de är färgneutrala. Det vill säga att det är deras kvark- och gluonbeståndsdelar som bär den starka kraftens laddning, inte de mesoner och baryoner som ingår i dem.
Kort sagt, hadroner är partiklar som innehåller kvarkar. Baryoner är hadroner som innehåller tre kvarkar, och mesoner är hadroner som innehåller en kvark och en antikvark. Förhoppningsvis behöver du inte ta fram Tylenol nästa gång du stöter på dessa termer.
-Don Lincoln
Vill du ha en fras definierad? Har du en fråga? Skicka e-post till [email protected].
Baryoner och mesoner är exempel på hadroner. Alla partiklar som innehåller kvarkar och upplever den starka kärnkraften är en hadron. Baryoner har tre kvarkar inuti sig, medan mesoner har en kvark och en antikvark.
.