Мезон

Мезоны

Состав	Композит - кварки и антикварки
Статистика	Бозонный
Взаимодействия	Сильный , слабый , электромагнитный и гравитационный
Теоретически	Хидэки Юкава (1935)
Обнаруженный	1947 г.
Типы	~ 140 ( Список )
Масса	От 134,9  МэВ / c 2 ( π0 ) до 9,460  ГэВ / c 2 ( ϒ )
Электрический заряд	−1  е , 0 е, +1 е
Вращение	0, 1

В физике элементарных частиц , мезонов ( / м я г ɒ п г / или / м ɛ г ɒ п г / ) являются Адронные элементарные частицы , состоящие из равного числа кварков и антикварков , обычно один из каждого из них , связаны друг с другом сильных взаимодействий . Поскольку мезоны состоят из кварковых субчастиц, они имеют значительный физический размер, диаметр примерно в один фемтометр (1 × 10 ^-15  м), ^[1]что примерно в 0,6 раза больше протона или нейтрона . Все мезоны нестабильны, а самые долгоживущие длится всего несколько сотых микросекунды. Более тяжелые мезоны распадаются на более легкие мезоны и, в конечном итоге, на стабильные электроны , нейтрино и фотоны .

Вне ядра мезоны появляются в природе только как короткоживущие продукты столкновений очень высоких энергий между частицами, состоящими из кварков, такими как космические лучи (протоны и нейтроны высоких энергий) и барионной материей . Мезоны обычно создаются искусственно в циклотронах или других ускорителях при столкновениях протонов, антипротонов или других частиц.

Мезоны с более высокой энергией (более массивные) были созданы на мгновение во время Большого взрыва , но, как считается, сегодня они не играют роли в природе. Однако такие тяжелые мезоны регулярно создаются в экспериментах на ускорителях частиц , чтобы понять природу более тяжелых типов кварков, из которых состоят более тяжелые мезоны.

Мезоны являются частью семейства адронных частиц, которые определяются просто как частицы, состоящие из двух или более кварков. Другими членами семейства адронов являются барионы : субатомные частицы, состоящие из нечетного числа валентных кварков (по крайней мере, 3), и некоторые эксперименты показывают доказательства наличия экзотических мезонов , которые не имеют обычного содержания валентных кварков, как у двух кварков (один кварк). и один антикварк), но 4 и более.

Потому что у кварков есть спин 1/2, разница в количестве кварков между мезонами и барионами приводит к тому, что обычные двухкварковые мезоны являются бозонами , а барионы - фермионами .

Каждому типу мезонов соответствует своя античастица (антимезон), в которой кварки заменены соответствующими им антикварками, и наоборот. Например, положительный пион (
π⁺
) состоит из одного верхнего кварка и одного нижнего антикварка; и соответствующая ему античастица отрицательный пион (
π^-
), состоит из одного верхнего антикварка и одного нижнего кварка.

Поскольку мезоны состоят из кварков, они участвуют как в слабых, так и в сильных взаимодействиях . Мезоны с чистым электрическим зарядом также участвуют в электромагнитном взаимодействии . Мезоны классифицируются в соответствии с их кварковым содержанием, полным угловым моментом , четностью и различными другими свойствами, такими как C-четность и G-четность . Хотя ни один из мезонов не является стабильным, мезоны с меньшей массой , тем не менее, более стабильны, чем более массивные, и, следовательно, их легче наблюдать и изучать на ускорителях частиц или в космических лучах.эксперименты. Самая легкая группа мезонов менее массивна, чем самая легкая группа барионов, а это означает, что они легче производятся в экспериментах и, таким образом, демонстрируют определенные явления с более высокими энергиями легче, чем барионы. Но мезоны могут быть довольно массивными: например, J / Psi-мезон (
Дж / ψ
), содержащий очарованный кварк , впервые обнаруженный в 1974 г. ^{[2] [3]} , примерно в три раза массивнее протона, а ипсилонный мезон (
ϒ
), содержащий нижний кварк , впервые обнаруженный в 1977 г. ^[4] , примерно в десять раз массивнее.

История [ править ]

Из теоретических соображений в 1934 году Хидеки Юкава ^{[5] [6]} предсказал существование и приблизительную массу «мезона» как носителя ядерной силы , удерживающей атомные ядра вместе. ^[7] Если бы не было ядерной силы, все ядра с двумя или более протонами разлетелись бы из-за электромагнитного отталкивания. Юкава назвал свою частицу-носитель мезон, от μσος mesos , греческого слова, означающего «промежуточный», потому что его предсказанная масса была между массой электрона и протона, масса которого примерно в 1836 раз больше массы электрона. Юкаваили Карл Дэвид Андерсон , открывший мюон , первоначально назвал частицу «мезотроном», но его поправил физик Вернер Гейзенберг (чей отец был профессором греческого языка в Мюнхенском университете ). Гейзенберг указал, что в греческом слове «mesos» нет «tr». ^[8]

Первый кандидат в мезон Юкавы, в современной терминологии известный как мюон , был открыт в 1936 году Карлом Дэвидом Андерсоном и другими в продуктах распада при взаимодействии космических лучей. «Мю - мезон» было около правой массы , чтобы быть носителем Юкавы сильной ядерной силы, но в течение следующего десятилетия, стало очевидным , что она не права частиц. В конце концов было обнаружено, что «мю-мезон» вообще не участвует в сильном ядерном взаимодействии, а скорее ведет себя как тяжелая версия электрона , и в конечном итоге был классифицирован как лептон.как электрон, а не мезон. Делая этот выбор, физики решили, что классификация частиц должна определяться свойствами, отличными от массы частицы.

Во время Второй мировой войны (1939–1945) были годы задержек в исследованиях субатомных частиц , когда большинство физиков работали над прикладными проектами для нужд военного времени. Когда в августе 1945 года закончилась война, многие физики постепенно вернулись к мирным исследованиям. Первый истинный мезон, который был обнаружен, был позже назван «пи-мезон» (или пион). Это открытие было сделано в 1947 году Сесилом Пауэллом , Сезаром Латтесом и Джузеппе Оккиалини , которые исследовали продукты космических лучей в Бристольском университете в Англии., основанный на фотопленках, размещенных в Андах. Некоторые из этих мезонов имели примерно такую ​​же массу, что и уже известный мю-мезон, но, казалось, распадались на него, что привело физика Роберта Маршака к гипотезе в 1947 году о том, что на самом деле это был новый и другой мезон. В течение следующих нескольких лет новые эксперименты показали, что пион действительно участвует в сильных взаимодействиях. Пион (как виртуальная частица ) также считается основным переносчиком ядерной силы в атомных ядрах . Другие мезоны, такие как виртуальные ро-мезоны , также участвуют в передаче этой силы, но в меньшей степени. После открытия пиона Юкава был удостоен Нобелевской премии по физике 1949 года. за его предсказания.

В прошлом слово мезон иногда использовалось для обозначения любого носителя силы, такого как « мезон Z 0 » , который участвует в опосредовании слабого взаимодействия . ^[9] Однако такое использование перестало быть популярным, и теперь мезоны определяются как частицы, состоящие из пар кварков и антикварков.

Обзор [ править ]

Спин, орбитальный угловой момент и полный угловой момент [ править ]

Спин (квантовое число S ) - это векторная величина, которая представляет «собственный» угловой момент частицы. Он поступает с приращением1/2 ħ . Ħ часто опускаетсяпотому что это «фундаментальная» единица спина, и подразумеваетсячто «спин 1» означает «спина 1  ħ ». (В некоторых системах натуральных единиц , ħ выбираются 1, иследовательноне появляется в уравнениях.)

Кварки - это фермионы, в частности, в этом случае частицы со спином1/2( S  = 1/2). Поскольку проекции спинов изменяются с шагом в 1 (то есть 1  ħ ), один кварк имеет вектор спина длины1/2, и имеет две проекции спина ( S _z  = +1/2и S _z  =  -+1/2). Спины двух кварков могут быть выровнены, и в этом случае два вектора спина складываются, чтобы получить вектор длины S  = 1 и три проекции спина ( S _z  = +1, S _z  = 0 и S _z  = −1), называемые спин-1 триплет. Если два кварка имеют невыровненные спины, векторы спина складываются, чтобы получить вектор длины S = 0 и только одну проекцию спина ( S _z  = 0), называемую синглетом спина 0 . Поскольку мезоны состоят из одного кварка и одного антикварка, их можно найти в триплетных и синглетных спиновых состояниях. Последние называются скалярными мезонами или псевдоскалярными мезонами., в зависимости от их четности (см. ниже).

Существует еще одно количество квантованного углового момента, называется орбитальный угловой момент (квантовое число L ), то есть угловой момент из - кварков вращаются вокруг друг друга, и приходит с шагом 1  ħ . Полный угловой момент (квантовое число J ) частицы представляет собой комбинацию собственного углового момента (спина) и орбитального углового момента. Может принимать любое значение из J = | L - S | до J = | L + S | , с шагом 1.

Физиков элементарных частиц больше всего интересуют мезоны без орбитального углового момента ( L  = 0), поэтому две наиболее изученные группы мезонов - это S  = 1; L  = 0 и S  = 0; L  = 0, что соответствует J  = 1 и J  = 0, хотя они не единственные. Также возможно получить  частицы J = 1 из S  = 0 и L  = 1. Как различать  мезоны S  = 1, L  = 0 и S  = 0, L = 1 - это активная область исследований в мезонной спектроскопии .^[10]

P -parity [ править ]

P- четность - это четность слева и справа, или пространственная четность, она была первой из нескольких обнаруженных «четностей», поэтому ее часто называют просто «четностью» . Если бы Вселенная была отражена в зеркале, большинство законов физики были бы идентичны - вещи вели бы себя одинаково, независимо от того, что мы называем «левым» и тем, что мы называем «правым». Эта концепция зеркального отражения называется четностью ( P ). Гравитация , электромагнитная сила и сильное взаимодействие ведут себя одинаково, независимо от того, отражается ли Вселенная в зеркале, и, таким образом, считается, что сохраняется четность ( P -симметрия). Однако слабое взаимодействиедействительно отличает «левое» от «правого», это явление называется нарушением четности ( P- нарушением).

Исходя из этого, можно подумать, что если бы волновая функция для каждой частицы (точнее, квантовое поле для каждого типа частиц) одновременно зеркально перевернулась, то новый набор волновых функций полностью удовлетворял бы законам физики (кроме слабое взаимодействие). Оказывается, это не совсем так: для того, чтобы уравнения были удовлетворены, волновые функции определенных типов частиц должны быть умножены на -1, в дополнение к зеркальному обращению. Говорят, что такие типы частиц имеют отрицательную или нечетную четность ( P  = −1 или, альтернативно, P  = -), тогда как другие частицы говорят, что они имеют положительную или четную четность.четность ( P  = +1 или, альтернативно, P  = +).

Для мезонов четность связана с орбитальным угловым моментом соотношением ^[11]

${\displaystyle P=\left(-1\right)^{L+1}}$

где L является результатом четности , соответствующей сферической гармоники от волновой функции . «+1» происходит из-за того, что согласно уравнению Дирака кварк и антикварк имеют противоположные внутренние четности. Следовательно, внутренняя четность мезона является произведением внутренних четностей кварка (+1) и антикварка (−1). Поскольку они разные, их произведение равно -1, и поэтому он дает «+1», который появляется в экспоненте.

Как следствие, все мезоны без орбитального углового момента ( L  = 0) имеют нечетную четность ( P  = −1).

C-четность [ править ]

C- четность определена только для мезонов, которые являются их собственными античастицами (т.е. нейтральные мезоны). Он показывает, остается ли волновая функция мезона той же самой при обмене их кварком с их антикварком. ^[12] Если

${\displaystyle |q{\bar {q}}\rangle =|{\bar {q}}q\rangle }$

тогда мезон " C четный" ( C  = +1). С другой стороны, если

${\displaystyle |q{\bar {q}}\rangle =-|{\bar {q}}q\rangle }$

тогда мезон является « C нечетным» ( C  = −1).

C- четность редко изучается сама по себе, но чаще в сочетании с P-четностью в CP-четность . Первоначально считалось, что CP- четность сохраняется, но позже было обнаружено, что она в редких случаях нарушается при слабых взаимодействиях . ^{[13] [14] [15]}

G -parity [ править ]

G- четность - это обобщение C- четности. Вместо простого сравнения волновой функции после обмена кварками и антикварками, он сравнивает волновую функцию после обмена мезона на соответствующий антимезон, независимо от содержания кварков. ^[16]

Если

${\displaystyle |q_{1}{\bar {q}}_{2}\rangle =|{\bar {q}}_{1}q_{2}\rangle }$

тогда мезон является « четным G » ( G  = +1). С другой стороны, если

${\displaystyle |q_{1}{\bar {q}}_{2}\rangle =-|{\bar {q}}_{1}q_{2}\rangle }$

тогда мезон является « G нечетным» ( G  = −1).

Изоспин и заряд [ править ]

Исходная модель изоспина [ править ]

Концепция изоспина была впервые предложена Вернером Гейзенбергом в 1932 году для объяснения сходства между протонами и нейтронами при сильном взаимодействии . ^[17] Хотя у них были разные электрические заряды, их массы были настолько похожи, что физики полагали, что на самом деле это одна и та же частица. Различные электрические заряды были объяснены как результат какого-то неизвестного возбуждения, подобного спину. Позднее это неизвестно возбуждение получило название изоспинового от Eugene Вигнера в 1937 г. ^[18]

Когда были открыты первые мезоны, их тоже видели глазами изоспина, и поэтому считалось, что три пиона - это одна и та же частица, но в разных изоспиновых состояниях.

Математика изоспина была смоделирована после математики спина . Проекции изоспина изменялись с шагом 1, как и проекции спина, и с каждой проекцией было связано « заряженное состояние ». Поскольку «пионная частица» имела три «заряженных состояния», было сказано, что она имеет изоспин I = 1. Его «заряженные состояния»
π⁺
,
π⁰
, а также
π^-
, соответствовали проекциям изоспина I ₃ = +1, I ₃ = 0 и I ₃ = −1 соответственно. Другой пример - « ро-частица », также с тремя заряженными состояниями. Его «заряженные состояния»
ρ⁺
,
ρ⁰
, а также
ρ^-
, соответствовали проекциям изоспина I ₃ = +1, I ₃ = 0 и I ₃ = −1 соответственно.

Замена кварковой моделью [ править ]

Эта вера сохранялась до тех пор, пока Мюррей Гелл-Манн не предложил кварковую модель в 1964 году (первоначально содержащую только кварки u , d и s ). ^[19] Успех модели изоспина теперь понимается как артефакт одинаковых масс u- и d- кварков. Поскольку u- и d- кварки имеют одинаковые массы, частицы, состоящие из одного и того же числа, также имеют одинаковые массы.

Точный конкретный состав u- и d- кварков определяет заряд, потому что u- кварки несут заряд ++2/3тогда как d- кварки несут заряд -+1/3. Например, у всех трех пионов разные заряды.

• 
  π⁺
  знак равно
  ты
  
  d
  )
• 
  π⁰
  = А квантовая суперпозиция из (
  ты
  
  ты
  ) и (
  d
  
  d
  ) состояния
• 
  π^-
  знак равно
  d
  
  ты
  )

но все они имеют одинаковую массу ( ок. 140 МэВ / c ² ), поскольку каждая из них состоит из одинакового общего числа верхних и нижних кварков и антикварков. В рамках модели изоспина они рассматривались как одна частица в разных заряженных состояниях.

После того, как кварковая модель была принята, физики отметили, что проекции изоспина связаны с верхним и нижним кварковым содержанием частиц соотношением

${\displaystyle I_{3}={\frac {1}{2}}\left[\left(n_{u}-n_{\bar {u}}\right)-\left(n_{d}-n_{\bar {d}}\right)\right],}$

где n символов - это количество кварков и антикварков вверх и вниз.

В «изоспиновой картине» три пиона и три rhos считались разными состояниями двух частиц. Однако в кварковой модели rhos представляют собой возбужденные состояния пионов. Изоспин, хотя и передает неточную картину вещей, по-прежнему используется для классификации адронов, что приводит к неестественной и часто сбивающей с толку номенклатуре.

Поскольку мезоны являются адронами, для всех них также используется изоспиновая классификация с квантовым числом, вычисляемым путем добавления I ₃ = + 1/2 для каждого положительно заряженного вверх или вниз кварка или антикварка (вверх-кварки и вниз-антикварки), и I ₃ = - 1/2  для каждого отрицательно заряженного вверх или вниз кварка или антикварка (вверх-антикварки и вниз-кварки).

Квантовые числа вкуса [ править ]

Было замечено, что квантовое число странности S (не путать со спином) увеличивается и уменьшается вместе с массой частицы. Чем больше масса, тем меньше странность (тем больше s-кварков). Частицы можно описать с помощью проекций изоспина (связанных с зарядом) и странности (массы) (см. Рисунки uds nonet). Когда были открыты другие кварки, были созданы новые квантовые числа, описывающие udc и udb нонеты аналогично. Поскольку только массы u и d похожи, это описание массы и заряда частицы в терминах изоспиновых и ароматических квантовых чисел хорошо работает только для нонетов, состоящих из одного кварка u, одного d и одного другого кварка, и разрушается для других нонетов ( например ucb nonet). Если бы все кварки имели одинаковую массу, их поведение можно было бы назвать симметричным., потому что все они будут вести себя одинаково по отношению к сильному взаимодействию. Однако, поскольку кварки не имеют одинаковой массы, они не взаимодействуют одинаковым образом (точно так же, как электрон, помещенный в электрическое поле, будет ускоряться больше, чем протон, помещенный в то же поле, из-за своей более легкой массы), а симметрия говорят, что сломан .

Было отмечено, что заряд ( Q ) был связан с проекцией изоспина ( I ₃ ), барионным числом ( B ) и ароматическими квантовыми числами ( S , C , B ', T ) формулой Гелл-Манна – Нисиджимы : ^{[20 ]}

${\displaystyle Q=I_{3}+{\frac {1}{2}}(B+S+C+B^{\prime }+T),}$

где S , C , B 'и T представляют квантовые числа аромата странности , очарования , низости и высотности соответственно. Они связаны с числом странных, очаровательных, нижних и верхних кварков и антикварков соотношениями:

${\displaystyle {\begin{aligned}S&=-(n_{s}-n_{\bar {s}})\\C&=+(n_{c}-n_{\bar {c}})\\B^{\prime }&=-(n_{b}-n_{\bar {b}})\\T&=+(n_{t}-n_{\bar {t}}),\end{aligned}}}$

Это означает, что формула Гелл-Манна-Нисидзима эквивалентна выражению заряда через кварковое содержание:

${\displaystyle Q={\frac {2}{3}}[(n_{u}-n_{\bar {u}})+(n_{c}-n_{\bar {c}})+(n_{t}-n_{\bar {t}})]-{\frac {1}{3}}[(n_{d}-n_{\bar {d}})+(n_{s}-n_{\bar {s}})+(n_{b}-n_{\bar {b}})].}$

Классификация [ править ]

Мезоны классифицируются на группы в соответствии с их изоспином ( I ), полным угловым моментом ( J ), четностью ( P ), G-четностью ( G ) или C-четностью ( C ), когда это применимо, и содержанием кварка (q). Правила классификации определены Группой данных о частицах и довольно запутаны. ^[21] Правила представлены ниже в табличной форме для простоты.

Типы мезонов [ править ]

Мезоны подразделяются на типы в зависимости от их спиновых конфигураций. Некоторым конкретным конфигурациям даны специальные имена, основанные на математических свойствах их спиновой конфигурации.

Номенклатура [ править ]

Мезоны без запаха [ править ]

Мезоны без запаха - это мезоны, состоящие из пары кварков и антикварков одного аромата (все их ароматические квантовые числа равны нулю: S = 0, C = 0, B ′ = 0, T = 0). ^[i] Правила для мезонов без запаха: ^[21]

Номенклатура мезонов без запаха

q q содержание	я	J P C  [ii]
		0 - + , 2 - + , 4 - + , ...	1 + - , 3 + - , 5 + - , ...	1 −− , 2 −− , 3 −− , ...	0 ++ , 1 ++ , 2 ++ , ...
ты d ${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} }$ d ты	1	π+ π0 π-	б + б 0 б -	ρ+ ρ0 ρ-	а + а 0 а -
Смесь ты ты , d d , s s	0	η η ′	ч ч '	ω ϕ	f f ′
c c	0	ηc	h c	ψ [iii]	χ c
б б	0	ηб	ч б	ϒ	χ b
т т	0	ηт	ч т	θ	χ t

Кроме того

• Когда спектроскопическое состояние мезона известно, оно добавляется в скобки.
• When the spectroscopic state is unknown, mass (in MeV/c²) is added in parentheses.
• When the meson is in its ground state, nothing is added in parentheses.

Flavoured mesons[edit]

Flavoured mesons are mesons made of pair of quark and antiquarks of different flavours. The rules are simpler in this case: The main symbol depends on the heavier quark, the superscript depends on the charge, and the subscript (if any) depends on the lighter quark. In table form, they are:^[21]

In addition

• If J^P is in the "normal series" (i.e., J^P = 0⁺, 1⁻, 2⁺, 3⁻, ...), a superscript ∗ is added.
• If the meson is not pseudoscalar (J^P = 0⁻) or vector (J^P = 1⁻), J is added as a subscript.
• When the spectroscopic state of the meson is known, it is added in parentheses.
• When the spectroscopic state is unknown, mass (in MeV/c²) is added in parentheses.
• When the meson is in its ground state, nothing is added in parentheses.

Exotic mesons[edit]

There is experimental evidence for particles that are hadrons (i.e., are composed of quarks) and are color-neutral with zero baryon number, and thus by conventional definition are mesons. Yet, these particles do not consist of a single quark/antiquark pair, as all the other conventional mesons discussed above do. A tentative category for these particles is exotic mesons.

There are at least five exotic meson resonances that have been experimentally confirmed to exist by two or more independent experiments. The most statistically significant of these is the Z(4430), discovered by the Belle experiment in 2007 and confirmed by LHCb in 2014. It is a candidate for being a tetraquark: a particle composed of two quarks and two antiquarks.^[23] See the main article above for other particle resonances that are candidates for being exotic mesons.

List[edit]

Pseudoscalar mesons[edit]

Particle name	Particle symbol	Antiparticle symbol	Quark content	Rest mass (MeV/c2)	IG	JPC	S	C	B'	Mean lifetime (s)	Commonly decays to (>5% of decays)
Pion[24]	π+	π−	ud	139.57018±0.00035	1−	0−	0	0	0	(2.6033±0.0005)×10−8	μ+ + νμ
Pion[25]	π0	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,}$[a]	134.9766±0.0006	1−	0−+	0	0	0	(8.4±0.6)×10−17	γ + γ
Eta meson[26]	η	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}-2s{\bar {s}}}{\sqrt {6}}} \,}$[a]	547.853±0.024	0+	0−+	0	0	0	(5.0±0.3)×10−19[b]	γ + γ or π0 + π0 + π0 or π+ + π0 + π−
Eta prime meson[27]	η′(958)	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}+s{\bar {s}}}{\sqrt {3}}} \,}$[a]	957.66±0.24	0+	0−+	0	0	0	(3.2±0.2)×10−21[b]	π+ + π− + η or (ρ0 + γ) / (π+ + π− + γ) or π0 + π0 + η
Charmed eta meson[28]	ηc(1S)	Self	cc	2980.3±1.2	0+	0−+	0	0	0	(2.5±0.3)×10−23[b]	See ηc decay modes
Bottom eta meson[29]	ηb(1S)	Self	bb	9300±40	0+	0−+	0	0	0	Unknown	See ηb decay modes
Kaon[30]	K+	K−	us	493.677±0.016	1⁄2	0−	1	0	0	(1.2380±0.0021)×10−8	μ+ + νμ or π+ + π0 or π0 + e+ + νe or π+ + π0
Kaon[31]	K0	K0	ds	497.614±0.024	1⁄2	0−	1	0	0	[c]	[c]
K-Short[32]	K0S	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}-s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,}$[e]	497.614±0.024[d]	1⁄2	0−	(*)	0	0	(8.953±0.005)×10−11	π+ + π− or π0 + π0
K-Long[33]	K0L	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}+s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,}$[e]	497.614±0.024[d]	1⁄2	0−	(*)	0	0	(5.116±0.020)×10−8	π± + e∓ + νe or π± + μ∓ + νμ or π0 + π0 + π0 or π+ + π0 + π−
D meson[34]	D+	D−	cd	1869.62±0.20	1⁄2	0−	0	+1	0	(1.040±0.007)×10−12	See D+ decay modes
D meson[35]	D0	D0	cu	1864.84±0.17	1⁄2	0−	0	+1	0	(4.101±0.015)×10−13	See D0 decay modes
strange D meson[36]	D+s	D−s	cs	1968.49±0.34	0	0−	+1	+1	0	(5.00±0.07)×10−13	See D+s decay modes
B meson[37]	B+	B−	ub	5279.15±0.31	1⁄2	0−	0	0	+1	(1.638±0.011)×10−12	See B+ decay modes
B meson[38]	B0	B0	db	5279.53±33	1⁄2	0−	0	0	+1	(1.530±0.009)×10−12	See B0 decay modes
Strange B meson[39]	B0s	B0s	sb	5366.3±0.6	0	0−	−1	0	+1	1.470+0.026 −0.027×10−12	See B0s decay modes
Charmed B meson[40]	B+c	B−c	cb	6276±4	0	0−	0	+1	+1	(4.6±0.7)×10−13	See B+c decay modes

^[a] ^ Makeup inexact due to non-zero quark masses.
^[b] ^ PDG reports the resonance width (Γ). Here the conversion τ = ħ⁄Γ is given instead.
^[c] ^ Strong eigenstate. No definite lifetime (see kaon notes below)
^[d] ^ The mass of the
K⁰
_L and
K⁰
_S are given as that of the
K⁰
. However, it is known that a difference between the masses of the
K⁰
_L and
K⁰
_S on the order of 2.2×10⁻¹¹ MeV/c² exists.^[33]
[e] ^ Weak eigenstate. Makeup is missing small CP–violating term (see notes on neutral kaons below).

Vector mesons[edit]

Particle name	Particle symbol	Antiparticle symbol	Quark content	Rest mass (MeV/c2)	IG	JPC	S	C	B'	Mean lifetime (s)	Commonly decays to (>5% of decays)
Charged rho meson[41]	ρ+(770)	ρ−(770)	ud	775.4±0.4	1+	1−	0	0	0	~4.5×10−24[f][g]	π± + π0
Neutral rho meson[41]	ρ0(770)	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} }$	775.49±0.34	1+	1−−	0	0	0	~4.5×10−24[f][g]	π+ + π−
Omega meson[42]	ω(782)	Self	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} }$	782.65±0.12	0−	1−−	0	0	0	(7.75±0.07)×10−23[f]	π+ + π0 + π− or π0 + γ
Phi meson[43]	ϕ(1020)	Self	ss	1019.445±0.020	0−	1−−	0	0	0	(1.55±0.01)×10−22[f]	K+ + K− or K0S + K0L or (ρ + π) / (π+ + π0 + π−)
J/Psi[44]	J/ψ	Self	cc	3096.916±0.011	0−	1−−	0	0	0	(7.1±0.2)×10−21[f]	See J/ψ(1S) decay modes
Upsilon meson[45]	ϒ(1S)	Self	bb	9460.30±0.26	0−	1−−	0	0	0	(1.22±0.03)×10−20[f]	See ϒ(1S) decay modes
Kaon[46]	K∗+	K∗−	us	891.66±0.026	1⁄2	1−	1	0	0	~7.35×10−20[f][g]	See K∗(892) decay modes
Kaon[46]	K∗0	K∗0	ds	896.00±0.025	1⁄2	1−	1	0	0	(7.346±0.002)×10−20[f]	See K∗(892) decay modes
D meson[47]	D∗+(2010)	D∗−(2010)	cd	2010.27±0.17	1⁄2	1−	0	+1	0	(6.9±1.9)×10−21[f]	D0 + π+ or D+ + π0
D meson[48]	D∗0(2007)	D∗0(2007)	cu	2006.97±0.19	1⁄2	1−	0	+1	0	>3.1×10−22[f]	D0 + π0 or D0 + γ
strange D meson[49]	D∗+s	D∗−s	cs	2112.3±0.5	0	1−	+1	+1	0	>3.4×10−22[f]	D∗+ + γ or D∗+ + π0
B meson[50]	B∗+	B∗−	ub	5325.1±0.5	1⁄2	1−	0	0	+1	Unknown	B+ + γ
B meson[50]	B∗0	B∗0	db	5325.1±0.5	1⁄2	1−	0	0	+1	Unknown	B0 + γ
Strange B meson[51]	B∗0s	B∗0s	sb	5412.8±1.3	0	1−	−1	0	+1	Unknown	B0s+γ
Charmed B meson†	B∗+c	B∗−c	cb	Unknown	0	1−	0	+1	+1	Unknown	Unknown

^[f] ^ PDG reports the resonance width (Γ). Here the conversion τ = ħ⁄Γ is given instead.
^[g] ^ The exact value depends on the method used. See the given reference for detail.

Notes on neutral kaons[edit]

There are two complications with neutral kaons:^[13]

• Due to neutral kaon mixing, the K0S and K0L are not eigenstates of strangeness. However, they are eigenstates of the weak force, which determines how they decay, so these are the particles with definite lifetime.
• The linear combinations given in the table for the K0S and K0L are not exactly correct, since there is a small correction due to CP violation. See CP violation in kaons.

Note that these issues also exist in principle for other neutral flavored mesons; however, the weak eigenstates are considered separate particles only for kaons because of their dramatically different lifetimes.^[13]

See also[edit]

• Standard Model
• Mesonic molecule

Notes[edit]

References[edit]

References[edit]

External links[edit]

• A table of some mesons and their properties
• Particle Data Group—Compiles authoritative information on particle properties
• hep-ph/0211411: The light scalar mesons within quark models
• Naming scheme for hadrons (a PDF file)
• Mesons made thinkable, an interactive visualisation allowing physical properties to be compared

Recent findings[edit]

• What Happened to the Antimatter? Fermilab's DZero Experiment Finds Clues in Quick-Change Meson
• CDF experiment's definitive observation of matter-antimatter oscillations in the Bs meson