Чарм c - аддитивное квантовое число, характеризующее кварки и адроны. Частицы с ненулевым значением квантового числа с называются очарованными частицами. В их состав входит с- или -кварк. Квантовое число чарм с сохраняется в сильных и электромагнитных взаимодействиях Δc = 0. В слабых распадах очарованных частиц квантовое число с не изменяется или изменяется на единицу Δc = 0,±1. Самыми лёгкими очарованными частицами является семейство D мезонов, состоящее из комбинации лёгких u,, d, кварков, с и кварков.
D0 = (c) | D+ = (c) |
D0 = (u) | D− = (d) |
Чармоний - семейство тяжёлых мезонов со скрытым очарованием, т.к. оно состоит из с- и -кварков и потому имеет квантовое число с = 0. Первым мезоном из семейства частиц со скрытым очарованием был J/ψ-мезон, открытый в 1974 г. J/ψ-мезон имеет массу M = 3.097 ГэВ, спин J = 1, отрицательную внутреннюю чётность P = -1. Позднее было открыто большее число частиц, состоящих из с-кварков. Классификация чармониев основана на кварковой модели адронов. При одинаковом кварковом составе (с) они различаются главным квантовым числом n, суммарным спином J кварка с и антикварка , чётностью P и зарядовой чётностью C. P- и C-чётности различных состояний чармония определяются соотношениями
P = (-1)L+1, C = (-1)L+S.
Рис. 1 Система уровней чармония и переходы между состояниями |
На рисунке показана система уровней чармония и переходы
между ними. Характерный масштаб возбуждения составляет сотни МэВ, что существенно
меньше массы с-кварка. Поэтому можно воспользоваться тем, что движение нерелятивистское
и для описания чармония использовать уравнение Шредингера. В таком подходе
чармоний можно рассматривать как систему двух кварков, движущихся в потенциале
V(r). Состояния чармония и волновые функции определяются как решения станционарного
уравнения Шредингера.
Для описания спектроскопии чармония удалось найти простой потенциал
V(r). На малых расстояниях (r << 10-13 см) потенциал, аналогично
кулоновскому, имеет вид V(r) ~ 1/r. Поскольку кварки не наблюдаются в свободном
состоянии, потенциал должен их эффективно «запирать» на расстояниях масштаба
радиуса адрона (≈10-15 м), т.е. на больших расстояниях потенциал
должен расти (V(r) ~ r). Удовлетворяющий требуемым условиям потенциал имеет
вид
,
где a, β, δ - константы. Константы удалось подобрать так, что потенциал одновременно хорошо описывает спектры масс как (c), так и (b).
См. также