Hadron

Hadronlar iki aileye ayrılır: Baryonlar, 3 tanecikten oluşur; mezonlar ise bir tanecik ve bir antitanecikten oluşur. Proton ve nötronlar baryonlara örnektir, pionlar da mezonlara örnektir. 3'ten fazla tanecik içeren hadronlar yakın zamanda keşfedilmiştir. Bir tetrakuark,Z(4430)^-, 2007 de Belle Collaboration tarafından keşfedilmiş ve 2014'te bir rezonans olarak onaylanmıştır.

Hadronlardan protonlar stabil, nötron da atomik çekirdek içinde bağlı ve stabildirler. Diğer hadronlar stabil değildir. Serbest nötronlar 611 saniyelik bir yarı ömürle çöker. Deneysel olarak hadron fiziği protonların ya da ağır elementlerin çekirdeklerinin çarpışması ile çalışılır.

Kuark modeline göre hadronun özellikleri esas olarak değerlik kuarkları tarafından belirlenir. Örneğin, bir proton 2 üst ve bir alt kuarktan oluşur. Bunları toplamak protunun şarjı olan +1'i verir. Kuarklar aynı zamanda renk şarjları da taşısalar da hadronlar renk sınırlaması adlı fenomen yüzünden sıfır renk şarjı taşımalıdır. Bunlar iki en kolay yoldur: farklı renkteki üç farklı kuark ya da bir renkli kuark ve karşı rengi taşıyan bir karşı-kuark. İlk şekildeki hadronlara baryon, ikinci şekildeki hadronlara ise mezon denir.

Ancak hadronlar yalnızca 2 ya da 3 kuarktan oluşmazlar. Güçlü kuvvet gluonları büyük kuarklardn oluşacak enerjiye sahiptirler. Yani, yapay kuark ve antikuarklar, 1:1 lik bir oranla, hadron içindekii kütlesel parçacıkların çoğunluğunu oluştururlar. Kütlesiz yapay gluonlar hadron içindeki parçacıkların numarasal çoğunluğunu oluştururlar.

Tüm atomaltı parçacıklar gibi hadronlar da Poincaré grubunu temsil eden quantum numaralarına sahiptirler: JPC(m). J spin kuantum numarası, P,ana parti ve C de şarj çekimi ve m parçacığın kütlesi. Hadronlar ayrıca temel parçacık kuantum numaraları da taşıyabilirler.

Hadronlar rezonans olarak bilinen kararsız durumlara sahiptirler. Her taban halindeki hadron birden çok kararsız hale sahip olabilir; birkaç yüz farklı rezonans parçacık fiziğinde gözlemlenmiştir.

Maddenin diğer fazlarında hadronlar yok olabilirler. Örneğin; çok yüksek sıcaklık ve basınç altında, eğer yeteri kadar temel parçacık kuarkı mevcut değilse, kuantum kronodinamik teorisi(QCD), kuark ve gluonların hadronlar içinde kalmayacağını öngörür. Bu özellik, asimptotik özgürlük olarak da bilinir, deneysel olarak kanıtlamıştır.

Tüm bilinen baryonlar 3 değerlik kuarkdan oluşur yani fermiyonlardır. Kuarklar baryon sayısı B = 1⁄3 'e yaklaştıkça, baryonlar B=1 baryon sayısına sahiptirler. En iyi bilinen baryonlar proton ve nötronlardır.

Tüm baryon tipleri bir karşı parçacığa sahiptir. Örneğin, proton iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşur. Bunun anti parçacık karşılığı olan anti-proton ise iki yukarı anti kuarktan ve bir aşağı anti kuarktan oluşur.

Mezonlar kuark-antikuark çiftinden oluşan hadronlardır. Bozonlardır yani bütünsel dönmeleri vardır. Baryon sayıları 0'dır. Parçacık fiziği deneylerinde üretilen mezonlar, pion ve kaonlardır. Pionlar ayrıca atomun çekirdeğini bir arada tutmayı sağlarlar.

Prensipte birden fazla kuark-antikuark çifti olan mezonlar olabilir. Bu teorik mezonlara tetrakuark denir. 2000'lerde birden çok tetrakuark adayı bulunmuştur ama durumları hala tartışılmaktadır.