Was ist der Unterschied zwischen einem geladenen Rho-Meson und einem geladenen Pion?

Question

Was ist der Unterschied zwischen einem geladenen Rho-Meson und einem geladenen Pion?

XYZT

Beide scheinen den gleichen Quarkgehalt zu haben:

ρ^{+} = u \bar{D} = π^{+}

$\rho^{+} = u\bar{d} = \pi^{+}$ Und

ρ^{-} = \bar{u} D = π^{-}

$\rho^{-} = \bar{u}d = \pi^{-}$

Was ist bei den beiden anders?

Antworten (3)

Was ist der Unterschied zwischen einem geladenen Rho-Meson und einem geladenen Pion?

gcsantucci · Answer 1

Sie haben 2 Hauptunterschiede. Der erste von ihnen ist sehr einfach: Sie haben unterschiedliche Spins: Wie Sie darauf hingewiesen haben, sind beide gebundene Zustände von Teilchen mit 2 Spin 1/2, daher können Sie die möglichen Spins eines solchen gebundenen Zustands mit den üblichen Regeln der Drehimpulsaddition finden in Quantenmechanik. 1/2 + 1/2 kann Ihnen entweder 3 Spin-1-Zustände (das Triplett mit Projektionen m = -1, 0 oder 1) oder ein Singulett mit Gesamtspin 0 und damit Projektion m = 0 geben.

Das Rho hat Spin 1, während das Pion Spin 0 hat. Das ist also ein Unterschied.

Jetzt können Sie fragen: "Ok, also habe ich nur den Spin geändert, warum sind ihre Massen so unterschiedlich?"

Und hier ist der Unterschied interessanter. Der Pion ist eigentlich ein (Pseudo-)Nambu-Goldstein. Ich werde hier nicht die ganze Theorie aufschreiben, aber im Grunde hätten Quarks eine Symmetrie, die als Isospin bekannt ist, wenn der Elektromagnetismus ausgeschaltet wäre. Da die Up- und Down-Quarks fast die gleiche Masse haben, könnte man sie als Up- und Down-Komponenten eines Dubletts behandeln, genau wie Spin Up und Down in der normalen Spintheorie (daher der Begriff Isospin).

Nach dem Brechen dieser Isospin-Symmetrie erscheinen Nambu-Goldstone-Bosonen (die Pionen), die (nach dem Goldstone-Theorem) masselos gewesen wären. Aber da ihre Massen nicht genau gleich sind und natürlich ihre Ladungen nicht gleich sind, brechen EM-Effekte diese Symmetrie explizit. Die Pionen nehmen also eine Masse an. Aber diese Masse ist sehr klein im Vergleich zu einer typischen Hadronenmasse oder der QCD-Skala, 140 MeV für das Pion und 770 für das Rho.

Gute Antwort! Danke. Könnten Sie mir etwas Lesematerial vorschlagen, das mir helfen könnte, dies besser zu verstehen (Angenommen, Sie haben im 4. Jahr ein Grundstudium in Teilchenphysik und QM).
@NikhilMahajan Wenn Sie sich ein wenig mit Gruppentheorie auskennen oder nichts dagegen haben, sie zu lernen, schauen Sie sich das Buch von Cheng und Li an.
Ich stimme zu, Cheng und Li ist ein nettes Buch mit diesem Zeug, aber manchmal kann es ein wenig zu technisch werden, wenn Sie nicht über den notwendigen Hintergrund verfügen. vielleicht hilft auch Langacker (Standardmodell und darüber hinaus)! Die Abschnitte 3.2 und 3.3 sprechen darüber
@ user41847 Welcher Hintergrund ist neben der Gruppentheorie erforderlich?
Ich denke, es hilft sehr, etwas über die Feldtheorie zu wissen. Es muss nicht einmal die Quantenfeldtheorie sein, die klassische sollte es für diese symmetriebrechenden Diskussionen tun. Beide Bücher erklären, was sie von der Feldtheorie verwenden. Aber ich denke, Langacker ist in sich geschlossener und leichter zu verstehen. Das Quigg-Buch ist auch ein großartiger Ort, um dies zu sehen (die neue Ausgabe).

JeffDror · Answer 2

A $\rho$ Meson ist die Spin-1 (Drehimpuls, nicht Isospin) Anregung des $\pi$ Meson. Wir haben,

ρ = {\begin{cases} ρ^{+} u \bar{D} \\ ρ^{0} \frac{u \bar{u} - D \bar{D}}{\sqrt{2}} \\ ρ^{-} D \bar{u} \end{cases}

$\begin{equation} \rho = \begin{cases} \rho ^+ \quad u \bar{d} \\ \rho ^0 \quad \frac{ u \bar{u} - d \bar{d} }{ \sqrt{ 2}} \\ \rho ^- \quad d \bar{ u } \end{cases} \end{equation}$ wo jeweils

ρ

$\rho$ Meson hat einen anderen Isospin. Sie sind jedoch alle Spin

1

$1$ Partikel. Die Pionen sind analog, nur haben sie Spin

0

$0$ .

Im Allgemeinen haben im QCD-Spektrum verschiedene Spin-Hadronen, da die farbmagnetische Kraft so stark ist, sehr unterschiedliche Massen und werden als unterschiedliche Teilchen bezeichnet. Noch wichtiger für den vorliegenden Fall ist, dass die Pionen Pseudo-Goldstone-Bosonen sind, die die chirale Symmetrie brechen und daher anomal leicht sind (tatsächlich masselos auf Baumebene mit verschwindenden Quarkmassen).

Rosie K · Answer 3

Dies sind zwei wirklich großartige Antworten, daher muss ich nicht viel hinzufügen. nur um zu liefern, dass das Rho als ein "angeregtes" Pion angesehen werden kann, wie das Delta als ein "angeregtes" Nukleon angesehen werden kann. Wie der Asker und @gcsantucci betonen, hat das Rho eine Einheit mehr Spin als das Pion. Man könnte es sich also als leichtes Quark-Antiquark-System vorstellen, dem eine Drehimpulseinheit gegeben wurde. Ebenso stellen wir uns das Delta-Baryon (Spin 3/2) als angeregten Zustand eines Nukleons (Spin 1/2) vor.

Was ist der Unterschied zwischen einem geladenen Rho-Meson und einem geladenen Pion?

XYZT

Antworten (3)

gcsantucci

XYZT

sicher

gcsantucci

XYZT

gcsantucci

JeffDror

Rosie K

Woher bekommen Pionen Drehimpuls?

Wie können Mesonen einen Spin größer als 1 haben?

Wohin gehen Masse und Volumen der beiden Quarks, wenn sie ein Meson erzeugen?

Warum ist das bezauberte Eta-Meson sein eigenes Antiteilchen, das neutrale Kaon aber nicht?

Warum sind geladene Pionen schwerer als neutrale Pionen?

Entdeckung von Spin-3-Teilchen am LHCb

Warum beeinflusst die Spin-Spin-Wechselwirkung für Charmonium hauptsächlich die Zustände L=0L=0L = 0?

Elektromagnetischer Zerfall eines neutralen Pions

Pion-Zerfall in der Teilchenphysik

Warum ist π0→γ→e−e+π0→γ→e−e+\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+ verboten, aber π+→W+→e+νeπ+→W+→e+νe \pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e erlaubt?