Hadron

A részecskefizikában hadronnak nevezzük az olyan összetett szubatomi részecskéket, amelyeknek összetevői kvarkok és gluonok. A hadronok az erős kölcsönhatás kötött állapotai, a kvarkbezárás jelensége miatt színtöltésük nulla.

Szokásos és egzotikus hadronok

A Poincaré-csoport ábrázolásaiként J^PC kvantumszámokkal jellemezhetjük őket, ahol J a saját impulzusmomentum (spin), P a paritás, C a töltésparitás. Az erős kölcsönhatás íz-szimmetriája az osztályozáshoz az I^G kvantumszámokat adja hozzá, ahol I az izospin, G a G-paritás.

A kvarkmodell szerint a hadronok kvarkokból épülnek fel, azóta a kép finomodott, az alkotórészek közé bevéve a gluonokat is, ill. ezeken az ún. vegyérték-összetevőkön túl felfedezve, hogy a virtuális kvarkok és gluonok szintén jelentős szerepet játszanak a hadronok felépítésében.

A hadron szó görög eredetű: hadrosz (ἁδρός) jelentése kemény, erős.

Hagyományos hadronok

A hadronok színszerkezete

A „hagyományos” hadronok a Gell-Mann kvarkmodelljének megfelelő, azaz 3 kvarkból vagy kvark-antikvark párból álló hadronok.

• A barionok három kvarkból (az antibarionok pedig három antikvarkból) álló, feles spinű részecskék.
  • Fő példái a nukleonok: a proton és a neutron.
  • A többi bariont hiperonoknak is szokták nevezni, ilyen például a Δ, Λ, Ξ, Σ, Ω részecskék. Sokkal rövidebb életűek, mint a nukleonok.

• A mezonok egy kvarkból és egy antikvarkból állnak, mint a pionok, kaonok és más részecskék. Egész spinnel rendelkeznek.

Egzotikus hadronok

A nemabeli (nem kommutatív, azaz nem U(1)) mértékelméletekben a közvetítő részecskék is „töltöttek”, azaz másik közvetítő révén van kölcsönhatásuk és önkölcsönhatásuk is. Ők is részt vehetnek tehát elvileg kötött állapotokban. Az erős kölcsönhatás ilyen nemabeli (SU(3)) mértékelmélet, ahol tehát a gluonok is lehetnek elvileg hadronösszetevők. A kísérleti ellenőrzés nagyon nehéz, mivel a hadronok száma rendkívül nagy, s őket a bomlástermékeik alapján az effektív tömegeloszlások alapján lehet azonosítani. A hadronok élettartama általában rövid, ezért a határozatlansági elv miatt a tömegértékük nem határozott, hanem egy elég széles Breit-Wigner-eloszlás, s a sok ilyen egymást átfedő eloszlást nehéz egymástól elkülöníteni, s közöttük újakat felfedezni. A problémával a hadronspektroszkópia foglalkozik.

• Az egzotikus barionok barionszáma nem nulla:

• • A pentakvarkok négy kvarkból és egy antikvarkból állnak, másik nevük mezon–barion-molekula.
  • A hexakvarkok három kvarkból és három antikvarkból állnak, másik nevük barionmolekula.

• Az egzotikus mezonok barionszáma nulla:

• • A tetrakvarkok két kvarkból és két antikvarkból állnak, másik nevük mezonmolekula.
  • A gluonlabdák két vagy több gluonból állnak.
  • A hibrid mezonok legalább egy kvarkból, egy antikvarkból és egy gluonból, vagy két kvarkból és egy gluonból állnak.

További információk

• Hadron.lap.hu - linkgyűjtemény
• Particle Data Group. pdg.lbl.gov
• Rieth József: Világom - Háttérismeret, Hadron. (Hozzáférés: 2024. június 25.)