Hadrón

Un hadrón (del griego ἁδρός, hadrós, "denso") es una partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interacción nuclear fuerte entre ellos. Antes de la postulación del modelo de quarks se definía a los hadrones como aquellas partículas que eran sensibles a la interacción fuerte.

Como todas las partículas subatómicas, los hadrones tienen números cuánticos correspondientes a las representaciones del grupo de Poincaré: JPC(m), donde J es el espín, P la paridad, C la paridad C, y m la masa. Además pueden llevar números cuánticos de sabor como el isoespín, extrañeza, etc.

Tipos de hadrones

Bariones y mesones ordinarios

Tanto el modelo de quarks, como la evidencia empírica sugieren que los hadrones son partículas compuestas por quarks y/o antiquarks. Hay dos tipos de hadrones (sin contar los casos "exóticos"):

  • Los bariones están compuestos por tres quarks con cargas de color diferente, se dice que su carga de color global es "neutra" o "blanca", al tener las tres cargas de color compensadas entre sí. Los neutrones y protones también llamados conjuntamente nucleones son ejemplos de bariones. Los bariones aislados se comportan como fermiones.

Estas partículas tienen un número bariónico (B) diferente de cero, que es igual a +1 para los nucleones e igual a -1 para sus antipartículas.

  • Los mesones están formados por un quark y un antiquark. Los piones son ejemplos de mesones, su presencia ha sido usada para explicar cómo permanecen unidos neutrones y protones en el núcleo atómico. Los mesones se comportan como bosones. Su número bariónico satisface B = 0.

La mayor parte de los hadrones se han podido clasificar adecuadamente por el modelo de quarks, que postula que todos los números cuánticos de los bariones se derivan de aquellos de los quarks de valencia. Para un barión estos son tres quarks, y para un mesón estos son un par quark-antiquark.

Cada quark es entonces un fermión con B = 1/3. Los estados excitados bariónicos o mesónicos son conocidos como resonancias. Cada estado fundamental hadrónico puede tener muchos estados excitados, y cientos han sido observados en experimentos con partículas. Las resonancias decaen extremadamente rápido (aproximadamente en 10−24 s) por las interacciones fuertes.

Bariones y mesones exóticos

Los mesones que se encuentran fuera de la clasificación según el modelo de quarks se denominan mesones exóticos. Estos incluyen bolas de gluones, mesones híbridos y tetraquarks. Los únicos bariones que están fuera del modelo de quarks a la fecha son los pentaquarks, pero la evidencia de su existencia no ha sido esclarecida aún. Recientemente se ha demostrado la existencia del hadrón Z(4430), con un nivel de confianza de sigma 13.9.[1]

Resonancias

Las resonancias son partículas masivas de muy corta existencia, se desintegran muy rápidamente en partículas más ligeras. Desde la aparición del modelo de quarks se las interpreta como estados excitados con una energía superior a la del estado fundamental, de sistemas ligados de quarks. Por tanto las resonancias no serían estrictamente estructuras diferentes, aunque inicialmente fueron interpretadas así por tener una masa diferente a la del estado fundamental (la discrepancia de masa tiene que ver con la relación E = mc2).

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