Gebundene Zustände in QCD: Warum nur gebundene Zustände von 2 oder 3 Quarks und nicht mehr?

Es gibt keinen bekannten Grund, warum Sie keine gebundenen Zustände wie haben können$qq\bar{q}\bar{q}$oder$qqqq\bar{q}$oder höherzahlige Erregungen, aber bisher wurden keine beobachtet.

Sie müssen natürlich einen farbneutralen Zustand herstellen.

Mitte des Jahres 2000 dachten einige Leute, sie hätten Pentaquark - Zustände (dass die$qqqq\bar{q}$) für eine Weile, aber schließlich kam man zu dem Schluss, dass sie falsch lagen.

Hinzugefügt Juni 2013 : Sieht so aus, als hätten wir gute Beweise für Vier-Quark-gebundene Zustände , obwohl die detaillierte Struktur noch nicht verstanden ist, und Peter Kravchuk weist in den Kommentaren darauf hin, dass Pentaquarks zurückgekommen sind, während ich nicht aufgepasst habe (und die auch derselbe Zustand). Scheint, als hätte sich ein Ei von einem Gesicht zum anderen bewegt.

Zur schnellen Erklärung: Alle gebundenen Zustände sind farbneutral. Der intuitive Grund ist, dass die starke Wechselwirkung so stark ist, dass sie alle farbgeladenen Teilchen zusammenziehen würde. (Da die starke Kraft mit der Entfernung zunimmt, können Sie dies nicht umgehen, indem Sie die geladenen Teilchen ausbreiten, wie Sie es bei der EM-Wechselwirkung können.)

Da es 3 Farben gibt, können Sie entweder einen farbneutralen Zustand erreichen, indem Sie ein Quark jeder Farbe kombinieren, was ein Baryon ergibt, oder ein Quark und ein Antiquark derselben Farbe (z. B. Blau und Antiblau), was ein ergibt Meson. Jede Kombination von mehr Quarks oder Antiquarks, die sich als farbneutral herausstellt, wie das hypothetische Pentaquark , kann in eine Kombination von Baryonen und Mesonen zerlegt werden, was bedeutet, dass ein solches Teilchen wahrscheinlich auf natürliche Weise auf diese Weise zerfallen würde, wenn es so wäre könnte sogar existieren (wofür es keine Beweise gibt).

In gewisser Weise ist jeder Kern ein gebundener Zustand von 3N Quarks. Schließlich ist die Kernkraft zwischen Nukleonen (Protonen und Neutronen) ein Ergebnis des Austritts der starken Farbkraft außerhalb der "Grenze" des Nukleons. Es gibt also zweifellos Gluonen- und sogar Quark-Austausche zwischen den Nukleonen eines Kerns.