Warum neigen Quarks und Antiquarks dazu, sich in Gruppen mit einer Quarkzahl von einem Vielfachen von 3 zu verbinden?
Ich verstehe, warum sie möglicherweise in Dreiergruppen gebunden sind, um eine Nettoladung von Null zu erzeugen (dh Neutronen), aber ich verstehe nicht, warum sie Protonen bilden und sich beispielsweise nicht üblicherweise in Vierergruppen bilden. Ich habe zu dieser Frage Hintergrundrecherchen durchgeführt und keine Informationen gefunden. Auch der Wikipedia-Artikel über Baryonen ( https://en.wikipedia.org/wiki/Baryon ) war nicht hilfreich.
Warum kommen Mesonen und Baryonen häufiger vor als andere Hadronen?
Jedes Quark und Antiquar in die fundamentale Darstellung umwandeln und antifundamentale Repräsentation der Farbgruppe , bzw.
Ein Hadron muss jedoch ein Farbsingulett sein , aufgrund der Farbbeschränkung .
Insbesondere das Zentrum
Beispiele:
Ein einzelnes Quark in die Fundamentaldarstellung transformiert von , und ist daher nicht erlaubt. Siehe auch verwandten Phys.SE-Beitrag hier .
Ein Diquark gehört zur Tensordarstellung , die wir unabhängig davon zerlegt haben . Dieses enthält kein Singulett , und ist daher nicht erlaubt. Siehe auch verwandte Phys.SE-Beiträge hier und hier über Tensordarstellungen.
In einem Meson das Quark-Antiquark-Paar gehört , die ein Singulett enthält , und ist somit erlaubt.
Das dritte Tensorprodukt ist . In einem Baryon die drei Quarks bilden eine total antisymmetrische Darstellung von , die zu einem Singulett isomorph ist , und ist somit erlaubt. Siehe auch verwandten Phys.SE-Beitrag hier . Das leichteste Baryon, das Proton , ist aufgrund der Erhaltung der Baryon- /Quarkzahl im Standardmodell stabil. (Siehe jedoch den hypothetischen Protonenzerfall .)
Das Tensorprodukt enthält kein Singulett , also die Kombination ist nicht erlaubt.
Das vierte Tensorprodukt ist . Dieses enthält kein Singulett , also vier Quarks sind nicht erlaubt.
Ein "Molekül" aus Mesonen und Baryonen, wie zB ein Tetraquark oder ein Pentaquark , ist auch erlaubt, aber deutlich schwerer. Siehe auch verwandte Phys.SE-Beiträge hier , hier und hier .
TL;DR: Die Anzahl der Quarks minus der Anzahl der Antiquarks sollte durch 3 teilbar sein.
Verweise:
Alles, was aus Quarks besteht, muss Netto-Farbneutralität haben.
Quarks gibt es in den folgenden „Farben“: rot , blau und grün . Alle drei zusammen sind farbneutral
Antiquarks gibt es in den folgenden „Farben“: antired , antiblue und antigreen . Alle drei zusammen sind farbneutral
Farben und ihre Antifarben ergeben zusammen farbneutral (d. h. Rot und Antirot ergeben zusammen farbneutral)
Somit...
Sie können sehen, dass singuläre Quarks und Diquarks nicht möglich sind und dass Baryonen und Mesonen einfacher aufgebaut und daher häufiger vorkommen.
Robin Ekmann
QMechaniker