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. 
  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. (1977-08-01). Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 GeV in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions. Physical Review Letters (en) 39 (5). с. 252–255. ISSN 0031-9007. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252. Процитовано 2021-01-31. 
  3. Revisiting the b revolution. CERN Courier (en-GB). 2017-05-19. Процитовано 2021-01-31. 
  4. Correcting the CMS momentum scale. A Quantum Diaries Survivor (en). 2008-04-29. Процитовано 2021-01-31. 
  5. Voloshin, M. B. (2003-08-20). Variation of the Relative Yield of Charged and Neutral B Mesons Across the ϒ(4S) Resonance. Modern Physics Letters A (en) 18 (25). с. 1783–1791. ISSN 0217-7323. doi:10.1142/S0217732303011538. Процитовано 2021-01-31. 
  6. New Exclusive Upsilon Decays Observed By Belle! | Science 2.0. www.science20.com (en). 2014-08-27. Процитовано 2021-01-31. 
  7. Belle II super-B factory experiment takes shape at KEK. CERN Courier (en-GB). 2016-08-12. Процитовано 2021-01-31. 
  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. (2020-08-14). Review of Particle Physics. Progress of Theoretical and Experimental Physics (en) 2020 (8). doi:10.1093/ptep/ptaa104. Процитовано 2021-01-31. 
  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 (en) 2019 (10). с. 220. ISSN 1029-8479. doi:10.1007/JHEP10(2019)220. Процитовано 2021-01-31.