Возбужденное состояние

Данная статья была написана Владимиром Горунович для сайта "Викизнание".

Полевая теория элементарных частиц утверждает, что элементарные частицы могут находиться в возбужденном состоянии с дополнительным вращательным моментом кратным ħ. При этом на дополнительный вращательный момент элементарной частицы накладывается одно ограничение: Если он направлен в сторону противоположную квантовому числу L, то его величина обязательно должна быть не больше L по модулю.

Возбужденное состояние обладает другой величиной массы покоя, может обладать другим спином - его можно принять за другую элементарную частицу.

Обычно возбужденные состояния вследствие обладания повышенной энергией будут иметь меньшее время жизни - наверно по этой причине их часто называют "резонансами". Пример спектров возбужденных состояний некоторых подгрупп элементарных частиц представлен на рисунках.

Лептоны, подгруппа мюона

Мезоны, подгруппа пи-мезона

Барионы, подгруппа протона

Отличительной особенностью возбужденного состояния элементарной частицы является то, что оно относится непосредственно к элементарной частице, а не к ее подгруппе. Так возбужденные состояния нейтральных мезонов не могут расщепляться на состояния частицы/античастицы, поскольку в исходном (невозбужденном) состоянии такого расщепления не было. Несмотря на наличие ненулевого спина это будут возбужденные состояния мезонов - а не векторные мезоны.

Наиболее известные примеры возбужденных состояний элементарных частиц: тау-лептон и его нейтрино, омега-минус-гиперон.