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Los quarks son fermiones que interactúan fuertemente con espín 1/2 y, por convención, paridad positiva. Los antiquarks tienen paridad negativa. Los quarks tienen el número de barión aditivo 1/3, antiquarks -1/3. La Tabla 15.1 da los otros números cuánticos aditivos (sabores) para las tres generaciones de quarks. Están relacionados con el cargo Q (en unidades del cargo elemental e) a través del generalizado Gell-Mann-Nishijima.

formula:

15. MODELO DE QUARK

Revisado en agosto de 2015 por C. Amsler (Universidad de Berna), T. DeGrand (Universidad de Colorado, Boulder) y B. Krusche (Universidad de Basilea).

15.1. Números cuánticos de los quarks La cromodinámica cuántica (QCD) es la teoría de las interacciones fuertes. QCD es una teoría cuántica de campos y sus componentes son un conjunto de fermiones, los quarks y los bosones gauge, los gluones. Las partículas que interactúan fuertemente, los hadrones, son estados unidos de los campos de quarks y gluones. Como los gluones no llevan números cuánticos intrínsecos más allá de la carga de color, y debido a que se cree que el color está confinado permanentemente, la mayoría de los números cuánticos de partículas que interactúan fuertemente están dadas por los números cuánticos de sus quarks y antiquarks constituyentes. La descripción de las propiedades hadrónicas que enfatiza en gran medida el papel de la parte de contenido mínimo de quark de la función de onda de un hadrón se denomina genéricamente modelo de quark. Existe en muchos niveles: desde la imagen simple, casi sin dinámicas, de partículas que interactúan fuertemente como estados unidos de quarks y antiquarks, hasta descripciones más detalladas de la dinámica, ya sea a través de modelos o directamente desde QCD. Las diferentes secciones de esta revisión examinan los diversos enfoques de la espectroscopia de partículas que interactúan fuertemente y que se encuentran bajo el paraguas del modelo de quark.

Tabla15.1: Números cuánticos aditivos de los quarks.

Patrignani et al. (Particle Data Group), Chin. Phys. C, 40, 100001 (2016)

15. Quark model where B is the baryon number. The convention is that the flavor of a quark (Iz, S, C, B, or T) has the same sign as its charge Q. With this convention, any flavor carried by a charged meson has the same sign as its charge, e.g., the strangeness of the K+ is +1, the bottomness of the B+ is +1, and the charm and strangeness of the D− s are each −1. Antiquarks have the opposite flavor signs. The hypercharge is defined as Y = B + S − C − B + T 3 . Thus Y is equal to 1 3 for the u and d quarks, – 2 3 for the s quark, and 0 for all other quarks. 15.2. Mesons Mesons have baryon number B = 0. In the quark model, they are qq ′ bound states of quarks q and antiquarks q ′ (the flavors of q and q ′ may be different). If the orbital angular momentum of the qq ′ state is ℓ, then the parity P is (−1)ℓ+1. The meson spin J is given by the usual relation |ℓ − s| ≤ J ≤ |ℓ + s|, where s is 0 (antiparallel quark spins) or 1 (parallel quark spins). The charge conjugation, or C-parity C = (−1)ℓ+s , is defined only for the qq¯ states made of quarks and their own antiquarks. The C-parity can be generalized to the G-parity G = (−1)I+ℓ+s for mesons made of quarks and their own antiquarks (isospin Iz = 0), and for the charged u ¯d and du¯ states (isospin I = 1). The mesons are classified in J PC multiplets. The ℓ = 0 states are the pseudoscalars (0−+) and the vectors (1−−). The orbital excitations ℓ = 1 are the scalars (0++), the axial vectors (1++) and (1+−), and the tensors (2++). Assignments for many of the known mesons are given in Tables 15.2 and 15.3. Radial excitations are denoted by the principal quantum number n. The very short lifetime of the t quark makes it likely that bound-state hadrons containing t quarks and/or antiquarks do not exist. States in the natural spin-parity series P = (−1)J must, according to the above, have s = 1 and hence, CP = +1. Thus, mesons with natural spin-parity and CP = −1 (0+−, 1 −+, 2+−, 3−+, etc.) are forbidden in the qq¯ ′ model. The J PC = 0−− state is forbidden as well. Mesons with such exotic quantum numbers may exist, but would lie outside the qq¯ ′ model (see section below on exotic mesons). Following SU(3), the nine possible qq¯ ′ combinations containing the light u, d, and s quarks are grouped into an octet and a singlet of light quark mesons: 3 ⊗ 3 = 8 ⊕ 1 . (15.2) A fourth quark such as charm c can be included by extending SU(3) to SU(4). However, SU(4) is badly broken owing to the much heavier c quark. Nevertheless, in an SU(4) classification, the sixteen mesons are grouped into a 15-plet and a singlet:

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