Іпсилон-мезони (зустрічається також вимова «Упсилон-мезони») — електрично нейтральні елементарні частинки з ізотопічним спіном 0, кварконій (тобто безароматний мезон), що складаються з b-кварка та b-антикварка (боттомоній). Іпсилон-мезони мають негативні парність та зарядову парність[1].

Розподіл інваріантної маси двох мюонів зі статті про відкриття Іпсилон-мезона. Пік коло 9,5 ГеВ походить від Y(1S) мезона, в той час як широкий розподіл справа від нього — від Y(2S) та Y(3S) мезонів.
Піки Y(1S), Y(2S) та Y(3S) мезонів в розподілі інваріантної маси двох мюонів в детекторі CMS на ВАК, CERN.

Перший іпсилон-мезон відкритий в Фермілабі в 1977-му році на експерименті E288 під керівництвом Леона Ледермана, у зіткненнях протонів енергією 400 ГеВ з фіксованою мішенню[2]. Ці мезони були першими на той час відомими частинками, до складу яких входить b-кварк[3].

ХарактеристикиРедагувати

Іпсилон-мезони є істинно нейтральними частинками, тобто є античастинками для самих себе. Як і загалом для кварконіїв, назви їх станів подаються згідно з спектроскопічною нотацією: в дужках вказується головне квантове число та буквенне позначення орбітального квантового числа. Якщо ж точні властивості певного стану ще не встановлені, в дужках вказується його маса в МеВ.

Перші три стани  ,  та   розташовані нижче порогу розпаду в два B-мезони і тому мають достатньо довгий час життя як для такої масивної частинки (див. Правило Окубо-Цвейга-Ізуки) та великі ймовірності електромагнітних розпадів. Завдяки цьому, їх легко виявити експериментально з допомогою їх розпадів у два мюони або два електрони: вони проявляються у вигляді вузьких піків в розподілі інваріантної маси. Ця властивість є зручною для калібрування шкали маси нових детекторів елементарних частинок[4].

Стан   розташований лише трохи вище за поріг розпаду в два B-мезони (нейтральні або заряджені), і тому його домінантними каналами розпаду є   та  , що мають приблизно рівну ймовірність (невелика різниця виникає через різницю в масі зарядженого та нейтрального B-мезонів та через кулонівську взаємодію[5]), при цьому два мезони перебувають в сплутаних квантових станах. Ця властивість використовується у так-званих «B-фабриках» — експериментах, що вивчають B-мезони (див. Belle II, BaBar)[6][7].

Іпсилон-мезони[8]
Частинка Кварковий склад Маса, МеВ IG JPC Q S c b Час життя, с Основний канал розпаду
    9460,30 ± 0,23 0 1−− 0 0 0 0 1.22×10−20 два лептони; легкі адрони
    10023,26 ± 0,31 0 1−− 0 0 0 0 2.06×10−20  ; два лептони
    10355,2 ± 0,5 0 1−− 0 0 0 0 3.24×10−20  ; два лептони
    10579,4 ± 1,2 0 1−− 0 0 0 0 3×10−23  
 [9] або     10885 ± 2 0 1−− 0 0 0 0 1.8×10−23  ;  

ПриміткиРедагувати

  1. Naming Scheme for Hadrons. Архів оригіналу за 5 лютого 2021. 
  2. Herb, S. W.; Hom, D. C.; Lederman, L. M.; Sens, J. C.; Snyder, H. D.; Yoh, J. K.; Appel, J. A.; Brown, B. C. та ін. (1 серпня 1977). Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters (англ.) 39 (5). с. 252–255. ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252. Процитовано 31 січня 2021. 
  3. Revisiting the b revolution. CERN Courier (en-GB). 19 травня 2017. Архів оригіналу за 6 лютого 2021. Процитовано 31 січня 2021. 
  4. Correcting the CMS momentum scale. A Quantum Diaries Survivor (англ.). 29 квітня 2008. Архів оригіналу за 15 квітня 2011. Процитовано 31 січня 2021. 
  5. Voloshin, M. B. (20 серпня 2003). Variation of the Relative Yield of Charged and Neutral B Mesons Across the ϒ(4S) Resonance. Modern Physics Letters A (англ.) 18 (25). с. 1783–1791. ISSN 0217-7323. doi:10.1142/S0217732303011538. Архів оригіналу за 17 лютого 2022. Процитовано 31 січня 2021. 
  6. New Exclusive Upsilon Decays Observed By Belle! | Science 2.0. www.science20.com (англ.). 27 серпня 2014. Архів оригіналу за 18 жовтня 2015. Процитовано 31 січня 2021. 
  7. Belle II super-B factory experiment takes shape at KEK. CERN Courier (en-GB). 12 серпня 2016. Архів оригіналу за 18 січня 2021. Процитовано 31 січня 2021. 
  8. Group, Particle Data; Zyla, P. A.; Barnett, R. M.; Beringer, J.; Dahl, O.; Dwyer, D. A.; Groom, D. E.; Lin, C.-J. та ін. (14 серпня 2020). Review of Particle Physics. Progress of Theoretical and Experimental Physics (англ.) 2020 (8). doi:10.1093/ptep/ptaa104. Архів оригіналу за 18 березня 2021. Процитовано 31 січня 2021. 
  9. The BELLE collaboration; Mizuk, R.; Bondar, A.; Adachi, I.; Aihara, H.; Asner, D. M.; Aulchenko, V.; Aushev, T. та ін. (2019-10). Observation of a new structure near 10.75 GeV in the energy dependence of the e+e−→ ϒ (nS)π+π− (n = 1, 2, 3) cross sections. Journal of High Energy Physics (англ.) 2019 (10). с. 220. ISSN 1029-8479. doi:10.1007/JHEP10(2019)220. Процитовано 31 січня 2021.