Физическая энциклопедия - мезоны со скрытым очарованием

(чармоний), семейство тяжёлых адронов, состоящих из «очарованных» кварка (с) и антикварка (с=). Назв. связано с тем, что квант. число «очарование» у с и с противоположны, так что суммарное «очарование» равно нулю. Второе назв. «чармоний» ч-цам (cc=) было дано по аналогии с позитронием, имеющим сходные структуру и уровни энергии. Скрытое «очарование» понятие теоретическое; экспериментально оно проявляется в том, что обладающие им ч-цы легко распадаются на «очарованные» частицы, если распад разрешён законом сохранения энергии, а их переходы в обычные («неочарованные») ч-цы сильно подавлены (протекают с малой вероятностью).

Поэтому такие мезоны с массой, меньшей двух масс самых лёгких из «очарованных» ч-ц D-мезонов, имеют аномально малые ширины (большое время жизни). Подавление распадов на обычные адроны связывают с малой вероятностью процесса аннигиляции тяжелых си с=-кварков в глюоны. Первой открытой ч-цей из семейства М. со с. «о.» был J/y-мезон с массой 3,096 ГэВ, спином 1, положит. внутр. чётностью и отрицат. зарядовой чётностью. Он был открыт в 1974 в США независимо двумя группами экспериментаторов: на протонном ускорителе в Брукхейвене (при бомбардировке протонами ядер Be) и на ускорителе со встречными электрон-позитронными пучками в Станфорде (руководители групп С.

Тинг и Б. Рихтер за открытие J/y получили в 1976 Нобелевскую премию). Первая группа назвала мезон J, а вторая y, с чем и связано двойное назв. ч-цы. Открытие J/y вызвало огромный интерес вследствие необычности св-в этой ч-цы: при столь большой массе вероятность её распада, характеризуемая шириной, оказалась очень малой ок. 60 кэВ, что на три-четыре порядка меньше, чем для всех известных ранее тяжёлых мезонов (бозонных резонансов).

Последующие эксперим. и теор. исследования привели к установлению существования новых семейств адроновМ. со с. «о.» и «очарованных» ч-ц. Почти сразу вслед за J/y в Станфорде был открыт y'-мезон с массой 3,684ГэВ к шириной 220 кэВ, а позднее целое семейство ч-ц с теми же квант. числами; всех их обозначают общим символом y, указывая в скобках массу в МэВ.

Более высокие по сравнению y' возбуждения в серии y-частиц лежат выше порога рождения двух «очарованных» мезонов и распадаются на них с ширинами в неск. десятков Мэв. Характерное св-во этих мезонов распад в определённую пару очарованных» мезонов, напр. D*D=*, но не DD=. Др. важный класс ч-ц, отвечающих уровням чармония,т. н. «промежуточные уровни» c массы к-рых лежат между массами J/y и y'.

Мезоны c были открыты в каскадных радиац. переходах типа y'В®g+cВ®g+g+y. Самым низшим в ряду чармония должно быть псевдоскалярное (т. е. со спином 0 и отрицат. внутр. чётностью) остояние, обозначаемое hс. Длит. поиски этого состояния на опыте, по-видимому, увенчались успехом летом 1979. В радиац. распадах J/y и y'-мезонов обнаружено состояние с массой 2,976 ГэВ, к-рое естественно отождествить с hс.

Классификация М. со с. «о.» основана на кварковой модели адронов. Г. к. «очарованные» кварки тяжёлые, то, по-видимому, можно пользоваться нерелятив. картиной их вз-ствия. Поэтому часто используют обычные атомарные спектроскопич. обозначения (см. АТОМ). Напр., y (3096) идентифицируется с состоянием 13 S1 (гл. квант, число n=1, орбит. квант. число l=0 (S-волна), суммарный спин кварков 1, мультиплетность 3 (верхний индекс у буквы слева), полный момент кол-ва движения 1 (нижний индекс у буквы справа)). Мезоны yи c-серий относятся к орточармонию (спин 1), причём y-частицы представляют собой S-волновые состояния, а c P-волновые (l=1).

Мезоны серии hс отождествляют с парачармонием состоянием с нулевым полным спином «очарованных» кварков. На рис. приведены массы (в ГэВ) известных ч-ц из серии чармония. Для лёгких мезонов указаны также наиб. вероятные значения спина и спектроскопич. обозначения. Кварковая модель позволяет предсказать мн. характеристики М. со с.

«о.», к-рые находятся, по крайней мере, в качеств. согласии с опытом. Последним и весьма важным подтверждением теории явилось открытие hс-мезона (см. выше) с массой, предсказанной ранее теоретически. .