Hadroni

Hadroneiksi sanotaan hiukkasia, jotka koostuvat vahvaa vuorovaikutusta välittävien gluonien yhteensitomista kvarkeista. Hadronit voidaan jakaa kvarkkilukumääränsä mukaan kahteen alaluokkaan: baryoneihin ja mesoneihin. Esimerkiksi protoni on hadroni.

Baryonit

Baryonit koostuvat kolmesta kvarkista ja antibaryonit kolmesta antikvarkista.

Baryonit voidaan jakaa spin-luvun mukaan vielä kahteen alaluokkaan spin 1/2 ja spin 3/2 -baryoneihin. Spin 1/2 -baryoneilla kahden kvarkin spin on samansuuntainen ja kolmannen kvarkin erisuuntainen. Spin 3/2 -baryonien kaikkien kvarkkien spinit ovat samansuuntaiset. Koska baryonien spin on puoliluku, ne kuuluvat fermioneihin.

Tunnetuimmat ja pysyvimmät (eivät hajoa heti muiksi hiukkasiksi) baryonit ovat kahdesta ylös-tyypin kvarkista ja yhdestä alas-tyypin kvarkista koostuva protoni sekä kahdesta alas-tyypin ja yhdestä ylös-tyypin kvarkista koostuva neutroni. Ylös-kvarkin varaus on +2/3 ja alas-kvarkin –1/3. Näin protonin varaukseksi tulee +1 ja neutronin varaukseksi 0.

Vuosina 2003 on nähty joitain kokeellisia viitteitä neljästä kvarkista ja yhdestä antikvarkista koostuvasta baryonista. Tuoreimmat kokeet ovat saattaneet nämä tulokset epäilyksen alaisiksi. Tiedeyhteisö pitää todennäköisempänä, että löydöt ovat olleet vain tilastollista harhaa.

Mesonit

Mesonit koostuvat kvarkki-antikvarkkiparista.

Mesonit voidaan jakaa spinien perusteella spin 0 ja spin 1 -mesoneihin. Koska niiden spin on kokonaisluku, kuuluvat ne bosoneihin. Spin 0 -mesoneilla kahden kvarkin spinit ovat erisuuntaiset ja spin 1 -mesoneilla samansuuntaiset. Mesoneista kevyimmät ovat pionit, joita on kolme (sähkövarauksin +1,0 ja –1). Pysyviä mesoneja ei ole, vaan ne hajoavat kevyemmiksi hiukkasiksi erittäin nopeasti.

Tutkimus

CERN:in vuonna 2008 valmistuneella Large Hadron Colliderilla tullaan raskaita alkuaineita (lyijy) törmäyttämällä tutkimaan niiden perimmäistä rakennetta. Nykyisin kvarkkien oletetaan olevan jakautumattomia, tulevien kokeiden hadroni-kiihdyttimellä odotetaan tuovan lisätietoa asiasta.

Lähteet

Aiheesta muualla 

Seulonnan keskeiset artikkelit