Hadroni

fysiikka; useasta kvarkista koostuva hiukkanen

Hadroneiksi sanotaan hiukkasia, jotka koostuvat vahvaa vuorovaikutusta välittävien gluonien yhteensitomista kvarkeista[1]. Hadronit voidaan jakaa kvarkkilukumääränsä mukaan kahteen alaluokkaan: baryoneihin ja mesoneihin. Esimerkiksi protoni on baryoni.[2]

Baryonit

muokkaa
 
Baryoneihin kuuluva protoni koostuu kahdesta ylöskvarkista (engl. up quark, u-quark) ja yhdestä alaskvarkista (engl. down quark, d-quark).

Baryonit koostuvat kolmesta kvarkista ja antibaryonit kolmesta antikvarkista.[3]

Baryonit voidaan jakaa spin-luvun mukaan vielä kahteen alaluokkaan spin 1/2 ja spin 3/2 -baryoneihin. Spin 1/2 -baryoneilla kahden kvarkin spin on samansuuntainen ja kolmannen kvarkin erisuuntainen. Spin 3/2 -baryonien kaikkien kvarkkien spinit ovat samansuuntaiset. Koska baryonien spin on puoliluku, ne kuuluvat fermioneihin.

Tunnetuimmat ja pysyvimmät (eivät hajoa heti muiksi hiukkasiksi) baryonit ovat kahdesta ylös-tyypin kvarkista ja yhdestä alas-tyypin kvarkista koostuva protoni sekä kahdesta alas-tyypin ja yhdestä ylös-tyypin kvarkista koostuva neutroni. Ylös-kvarkin varaus on +2/3 ja alas-kvarkin –1/3. Näin protonin varaukseksi tulee +1 ja neutronin varaukseksi 0.

Vuosina 2003 on nähty joitain kokeellisia viitteitä neljästä kvarkista ja yhdestä antikvarkista koostuvasta baryonista.[4] Tuoreimmat kokeet ovat saattaneet nämä tulokset epäilyksen alaisiksi.[5] Tiedeyhteisö pitää todennäköisempänä, että löydöt ovat olleet vain tilastollista harhaa.

Mesonit

muokkaa
 
Mesoneihin kuuluva pioni koostuu u-kvarkista ja anti-d-kvarkista.

Mesonit koostuvat kvarkki-antikvarkkiparista.[3]

Mesonit voidaan jakaa spinien perusteella spin 0 ja spin 1 -mesoneihin. Koska niiden spin on kokonaisluku, kuuluvat ne bosoneihin. Spin 0 -mesoneilla kahden kvarkin spinit ovat erisuuntaiset ja spin 1 -mesoneilla samansuuntaiset. Mesoneista kevyimmät ovat pionit, joita on kolme (sähkövarauksin +1,0 ja –1). Pysyviä mesoneja ei ole, vaan ne hajoavat kevyemmiksi hiukkasiksi erittäin nopeasti.

Tutkimus

muokkaa

CERN:in vuonna 2008 valmistuneella Large Hadron Colliderilla tullaan raskaita alkuaineita (lyijy) törmäyttämällä tutkimaan niiden perimmäistä rakennetta. Nykyisin kvarkkien oletetaan olevan jakautumattomia, tulevien kokeiden hadroni-kiihdyttimellä odotetaan tuovan lisätietoa asiasta.

Lähteet

muokkaa
  1. Virtual Visitor Center – Hadrons (html) SLAC National Accelerator Laboratory. Arkistoitu 25.6.2009. (englanniksi)
  2. Kervinen, Martti et al.: ”Tavallisimmat alkeishiukkaset”, ”Atomi- ja ydinfysiikka”, MAOL-taulokot, s. 115. Helsinki: Kustannusosakeyhtiö Otava, 2013. ISBN 978-951-1-26270-1
  3. a b Griffths, David: ”1.8”, Introduction To Elementary Particles. Wiley, 1987. ISBN 0-471-60386-4 (englanniksi)
  4. HyperPhysics – Pentaquark (html) hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. (englanniksi)
  5. Carter, Kandice: The rise and fall of the pentaquark 2006. Symmetry Magazine. (englanniksi)

Aiheesta muualla

muokkaa