Was ist der maximale Spin eines Teilchens? (Sowohl theoretisch als auch beobachtet)

Eine Teilantwort. Reden wir über Hadronen. Wie entdeckt man im Experiment neue Hadronen? Sie untersuchen die unveränderliche Masse einer bestimmten Kombination von Zerfallsprodukten und suchen nach Spitzen in dieser Verteilung, wobei sie Winkelverteilungen verwenden, um den Spin zu messen. Um zuverlässig einen neuen Zustand in einem Datensatz mittlerer Größe zu behaupten, sollte man idealerweise einen einigermaßen schmalen Massenpeak sehen, der sich nicht mit anderen Zuständen überlappt (dh keine großen Interferenzeffekte).

Wir wissen, dass für herkömmliche Hadronen (Mesonen und Baryonen, hier nicht von Kernen gesprochen) ihre Masse umso höher ist, je höher ihr Spin ist (Abbildung von hier ):

Je höher die Masse, desto mehr Zerfallskanäle stehen einem Hadron zur Verfügung. In einer Annäherung nullter Ordnung sind Resonanzen mit hoher Masse weniger stabil, also breiter als die Resonanzen mit niedriger Masse. (Dies ist aufgrund von Erhaltungsgesetzen nicht immer der Fall, die bestimmte Zerfälle in Abhängigkeit von Quantenzahlen eines bestimmten Zustands verbieten könnten). Je höher die Masse, desto geringer ist der Querschnitt, um einen bestimmten Zustand bei hadronischen Kollisionen oder Experimenten mit festen Zielen zu erzeugen (ich vereinfache hier noch einmal etwas).

Tatsächlich haben die meisten Zustände mit hohem Spin eine große Breite, aber einen geringen Produktionsquerschnitt, was die Aufgabe ihrer Trennung vom Hintergrund ziemlich schwierig macht. Und nennen wir philosophisch etwas „ein Hadron“, wenn seine Lebensdauer kürzer ist als die charakteristische Zeitskala einer starken Wechselwirkung?

Für die Hadronen, die ausschließlich aus leichten Quarks bestehen, gibt es viele Daten aus Hunderten von Experimenten und Zuständen bis zu Spin-6 (für Mesonen) wie z$f_6(2510)$und Spin-15/2 (für Baryonen) wie z$\Delta(2950)$, Sind etabliert. Es gibt einige Gerüchte über Spin-7- Mesonen.

Ein wichtiger Punkt ist, dass es im Quarkmodell oft möglich ist, diese Zustände sowohl als herkömmliche Meson/Baryon-Zustände als auch als exotische Hadronen (Tetraquarks, Pentaquarks, Glueballs usw.) zu interpretieren.

Sobald wir schwerere Quarks hinzufügen, ist das experimentelle Wissen weniger entwickelt. Für seltsame Hadronen kennen die PDG-Tabellen einen Spin-5$K^*_5(2380)$Meson und Spin-9/2$\Lambda(2350)$baryon. Für das Charmonium, das kürzlich entdeckt wurde$\psi_3(3842)$(Spin 3) ist der bekannte Zustand mit dem höchsten Spin, da er jedoch genau präzise ist, wurde sein Spin nicht gemessen, sondern aus seinen Eigenschaften "geschätzt".

Ein vollständig magnetisiertes Eisenteilchen hat einen Spin$S \approx N_A \frac{5}{2} h$. Solche großen Fe-Einkristalle können im Handel erhältlich sein. Beachten Sie, dass ein Fe-Kristall als ein Verbund aus Elementarteilchen angesehen werden kann.

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