In der Teilchenphysik bezeichnet man mit Quarkonium (Plural: Quarkonia) die gebundenen Zustände aus einem Quark und seinem Antiquark. Anders ausgedrückt handelt es sich dabei um Mesonen ohne elektrische Ladung oder Flavour.
Gebundene Zustände der schweren Quarks (
Gebundene Quark-Antiquark-Zustände der leichten Quarks (
Der Name Quarkonium ist analog zum Positronium, bei dem ein Elektron und ein Positron zum
in der Nomenklatur
Bahndrehimpuls |
Kennzeichnung |
---|---|
0 | S |
1 | P |
2 | D |
3 | F |
4 | G |
5 | H |
6 | I |
7 | K |
… | … |
Man beachte folgenden Unterschied in der Namensgebung: Während bei Positronium die Nomenklatur der Atomphysik gilt mit der Hauptquantenzahl
Beobachtbar sind neben dem Gesamtdrehimpuls
Bahndrehimpuls
Für die aus diesen Zuständen gebildeten Mesonen gilt folgende Nomenklatur[1]
beobachtet: |
Bahndrehimpuls |
gekoppelter Spin |
Gesamt-drehimpuls |
Grundzustand ( |
Mischung aus (Isospin 1) |
Mischung aus (Isospin 0) |
Charmonium (Isospin 0) |
Bottomonium (Isospin 0) |
Toponium (Isospin 0) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
gerade |
gerade |
0, 2, 4, … | 11S0 | Pionen |
η-Mesonen |
||||
ungerade |
1, 2, 3, … | 13S1 | Rho-Mesonen |
Omega-Meson |
Y-Meson |
||||
ungerade |
gerade |
1, 3, 5, … | 11P1 | ||||||
ungerade |
0, 1, 2, … | 13P0 |
Die Quantenzahlen des X(3872)-Teilchens sind Gegenstand aktueller Untersuchungen,[2] seine Identität ist nicht vollständig geklärt. Es kann sich handeln um:
2005 veröffentlichte das BaBar-Experiment die Entdeckung des neuen Zustands Y(4260).[3][4] Die Beobachtungen wurden von den Experimenten CLEO und Belle bestätigt. Zuerst wurde das neue Teilchen für ein Charmonium gehalten, aber inzwischen legen die Beobachtungen exotischere Erklärungen nahe, wie ein D-„Molekül“, ein Tetraquark oder ein hybrides Meson.
JPC | Termsymbol n2S + 1LJ | Charmonium |
Bottomium | ||
---|---|---|---|---|---|
Partikel | Masse (MeV/c2)[5] |
Partikel | Masse (MeV/c2)[6] | ||
0−+ | 11S0 | ηc(1S) = ηc | 2983,4 ±0,5 | ηb(1S) = ηb | 9399,0 ±2,3 |
0−+ | 21S0 | ηc(2S) = ηc' | 3639,2 ±1,2 | ηb(2S) | |
2−+ | 11D2 | ηc(1D)† | ηb(1D)† | ||
1−− | 13S1 | J/ψ(1S) = J/ψ | 3096,900 ±0,006 | Υ(1S) = Υ | 9460,30 ±0,26 |
1−− | 23S1 | ψ(2S) = ψ(3686) | 3686,097 ±0,025 | Υ(2S) | 10.023,26 ±0,31 |
1−− | 33S1 | Υ(3S) | 10.355,2 ±0,5 | ||
1−− | 43S1 | Υ(4S) = Υ(10580) | 10.579,4 ±1,2 | ||
1−− | 53S1 | Υ(5S) = Υ(10860) | 10.889,9 ±3,2 | ||
1−− | 63S1 | Υ(6S) = Υ(11020) | 10.992,9 ±10 | ||
1−− | 13D1 | ψ(3770) | 3773,13 ±0,35 | ||
2−− | 13D2 | ψ(1D)† | Υ(1D) | 10.163,7 ±1,4 | |
3−− | 13D3 | ψ3(1D)† | Υ3(1D)† | ||
1−− | ???? | Y(4260) | 4263 +8-9 | ||
1+− | 11P1 | hc(1P) = hc | 3525,38 ±0,11 | hb(1P) = hb | 9899,3 ±0,8 |
1+− | 21P1 | hc(2P)† | hb(2P) | ||
0++ | 13P0 | χc0(1P) = χc0 | 3414,75 ±0,31 | χb0(1P) = χb0 | 9859,44 ±0,52 |
0++ | 23P0 | χc0(2P)† | χb0(2P) | 10.232,5 ±0,6 | |
1++ | 13P1 | χc1(1P) | 3510,66 ±0,07 | χb1(1P) | 9892,78 ±0,40 |
1++ | 23P1 | χc1(2P)† | χb1(2P) | 10.255,46 ±0,55 | |
1++ | 33P1 | χb1(3P) | 10.512,1 ±2,3 | ||
2++ | 13P2 | χc2(1P) | 3556,20 ±0,09 | χb2(1P) | 9912,21 ±0,40 |
2++ | 23P2 | χc2(2P) | 3927,2 ±2,6 | χb2(2P) | 10.268,65 ±0,55 |
1++ | ???1 | X(3872) | 3871,69 ±0,17 |
Anmerkungen: