Mesone esotico

I mesoni del modello non-quark sono:

1. Mesoni esotici, che hanno numeri quantici non possibili per i mesoni del modello a quark;
2. glueball o gluonino, che non hanno valenza di quark;
3. tetraquark, che hanno due valenze di coppie quark-antiquark;
4. mesoni ibridi, che contengono una valenza di coppia quark-antiquark e uno o più gluoni.

Tutte queste particelle possono essere classificate come mesoni perché sono adroni e hanno numero barionico uguale a zero. Tra questi le glueball devono essere singoletti di sapore, cioè hanno isospin evanescente (I=0) e stranezza. Come tutti gli stati di particella, sono specificati da un numero quantico che è la rappresentazione della simmetria di Poincaré, ad esempio J^PC (dove J è il momento angolare, P è la parità intrinseca e C è la parità di carica di coniugazione) e dalla massa. Si specifica anche l'isospin I del mesone.

Tipicamente, ogni mesone del modello a quark si presenta come un nonetto SU(3) di sapore - un ottetto e un singoletto di sapore. Una glueball si presenta come una particella extra (sovrannumeraria) al di fuori del nonetto. A dispetto di un calcolo così apparentemente semplice, l'assegnazione di ogni dato stato come una glueball, un tetraquark o un mesone ibrido rimane ancor oggi un tentativo. Anche quando vi è certezza che uno di questi numerosi stati possa essere un mesone del modello non-quark, il grado di mescolamento e l'assegnazione precisa sono pieni di incertezze. Vi è anche un considerevole lavorio sperimentale nell'assegnazione dei numeri quantici a ciascuno stato e vi sono test incrociati con altri esperimenti. Quale risultato si ha che ogni assegnazione al di fuori del modello a quark è un'ipotesi. La parte restante di questo articolo descrive la situazione come si presenta verso la fino del 2004.

Identità e classificazione del possibile mesone tetraquark. In verde lo stato I=0, in viola lo stato I=1/2 e in rosso lo stato I=1. L'asse verticale è la massa.

Previsioni del reticolo

Le previsioni della cromodinamica quantistica su reticolo per le glueball sono ora abbastanza stabili, almeno quando i quark virtuali non vengono considerati. I due stati più bassi sono

0^{+ +}  con massa di  1611±163 MeV

2^{+ +}  con massa di 2232±310 MeV

Lo stato 0^{- +} e le glueball esotiche come 0^{- -} sono attesi oltre i 2 GeV. Le glueball sono necessariamente isoscalari, vale a dire hanno isospin I=0.

Lo stato base dei mesoni ibridi — 0^{- +}, 1^{- +}, 1^{- -} e 2^{- +} sono tutti un po' al di sotto dei 2 GeV. Il mesone ibrido con numeri quantici esotici 1^{- +} è a 1.9±0.2 GeV. I migliori calcoli su reticolo oggi disponibili sono fatti nell'approssimazione spenta (quenched approximation) che omettono i loop di quark virtuali. Come risultato questi calcoli perdono l'associazione con lo stato mesonico.

Lo stato 0^{+ +}

I dati mostrano 5 risonanze isoscalari:

f₀(600), f₀(980), f₀(1370), f₀(1500) e f₀(1710)

La f₀(600) viene solitamente indicata dal simbolo σ dei modelli chirali. Il decadimento e la produzione di f₀(1710) dà consistente prova che esso sia anche un mesone.

Candidato glueball

Le f₀(1370) e f₀(1500) non possono essere mesoni del modello a quark perché uno è sovrannumerario. La produzione di uno stato di massa più elevato in una reazione a due fotoni tipo le reazioni 2γ → 2π o 2γ → 2K vengono eliminate. Il decadimento fornisce anche qualche prova del fatto che una di queste possa essere una glueball.

Candidato tetraquark

La f₀(980) è stata definita da alcuni autori come un mesone tetraquark, insieme con gli stati I=1, a₀(980) e κ₀(800). Due gli stati a vita media lunga (narrow nel linguaggio della spettroscopia delle particelle): lo stato D_sJ(2317)^*&plmn; scalare (0⁺⁺) e il mesone D_sJ(2460)^*&plmn; vettore (1⁺), osservati al CLEO e nell'esperimento BaBar, che si è anche cercato di classificare come stati tetraquark. Per altro questi possono essere interpretati diversamente.

Gli stati 2^{+ +}

Due stati isoscaleri sono stati definitivamente identificati: — f₂(1270) e f'₂(1525). Nessun altro stato è stato sufficientemente identificato negli esperimenti e perciò è difficile dire qualcosa di più riguardo a essi.

Gli stati esotici 1^{- +} e altri stati

I due isovettori esotici π₁(1400) e π₁(1600) sembrano ben determinati sperimentalmente. Essi non sono chiaramente glueball ma potrebbero essere un tetraquark o un mesone ibrido. Le indicazioni sulla loro natura sono ancora deboli.

Gli stati 0^{- +} π(1800), 1^{- -} ρ(1900) e 2^{- +} η_2<(1870) sono del tutto identificati e vi sono stati tentativi da parti di alcuni autori di classificarli come ibridi. Se ciò si rivelase esatto vi sarebbe un notevole accordo con i calcoli su reticolo che prevedono numerosi mesoni ibridi in questo range di masse.

Voci correlate

• Atomolecola
• Glueball
• Cromodinamica quantistica