miniaturadaimagem|Imagem retratando um exemplo de quarkônio, o bottomônio, e sua estrutura de quarks presentes. Em física de partículas, (de quark + ônio) designa um méson sem sabor que é constituído de um quark e seu próprio antiquark. Exemplos de quarkônio são os J/ψ méson ( um exemplo de charmônio, ) e o méson (bottomônio, ). Por causa da grande massa do quark top do antiquark top, o topônio não existe, desde que esse par quark-antiquark decai através da interação fraca antes mesmo que a interação forte se manifeste criando esse méson.

Usualmente o quarkônio refere-se apenas ao charmônio e o bottomônio, e não a algum estado de ligação quark-antiquark de quarks leves. Isso ocorre porque o quarks leves:quark up, quark down e quark strange são muito menos massivos que os quarks pesados como o quark charm,quark bottom e o quark top, e portanto os estados físicos na verdade são vistos em experimentos são misturas de estados de quarks leves na mecânica quântica. A grande diferença de massas entre os quarks charme e inferior e os quarks leves resultam em estados bem definidos em termos de par quark-antiquark de um dado sabor.

Estados de charmônio

Na tabela a seguir, a mesma partícula pode ser nomeada com a notação espectroscópica ou com a sua massa. Em muitos casos série de excitação são usadas: Ψ' é para a primeira excitação de Ψ (por razões históricas, essa partícula é chamada de partícula J/ψ); Ψ" é o segundo estado de excitação. Nomes na mesma são sinônimos.

Alguns do estados são previstos, mas não foram observados; outros não são confirmados. Os números quânticos da partícula X(3872) foi medida recentemente pelo experimento LHCb no CERN . Essa medida lançou luz sobre a sua identidade, excluindo a terceira opção em são: Um candidato para o estado 11D2; Um estado de charmônio híbrido; Uma molécula .

Em 2005, o experimento BaBar anunciou a descoberta de um novo estado: Y(4260). CLEO e Belle têm colaborado com essas observações. No começo, Y(4260) foi pensado par ser um estado de charmônio, mas as evidências sugerem que mais explicações exóticas, como a molécula D, uma construção de 4-quark, ou um méson híbrido.

Símbolo IG(JPC) Partícula Massa (MeV/c2) 11S0 0+(0−+) ηc(1S) 13S1 0−(1−−) J/ψ(1S) 11P1 0−(1+−) hc(1P) 13P0 0+(0++) χc0(1P) 13P1 0+(1++) χc1(1P) 13P2 0+(2++) χc2(1P) 21S0 0+(0−+) ηc(2S), or 23S1 0−(1−−) ψ(3686) 11D2 0+(2−+) ηc2(1D)† 13D1 0−(1−−) ψ(3770) 13D2 0−(2−−) ψ2(1D) 13D3 0−(3−−) ψ3(1D)† 21P1 0−(1+−) hc(2P)† 23P0 0+(0++) χc0(2P)† 23P1 0+(1++) χc1(2P)† 23P2 0+(2++) χc2(2P)† ???? 1++† X(3872) ???? ??(1−−) Y(4260) Notes: * Precisa de confirmação. † Predito mas não identificado ainda. † Interpretado como um estado de charmônio 1−− insípido.

Estados de bottomônio

Na tabela a seguir, a mesma partícula pode ser nomeada com a notação espectroscópica ou com a sua massa.

Muitas desses estados são previstos, mas não foram identificado; outros não são confirmados.

Símbolo n2S+1LJ IG(JPC) Partícula Massa (MeV/c2) 11S0 0+(0−+) ηb(1S) 13S1 0−(1−−) Υ(1S) 11P1 0−(1+−) hb(1P) 13P0 0+(0++) χb0(1P) 13P1 0+(1++) χb1(1P) 13P2 0+(2++) χb2(1P) 21S0 0+(0−+) ηb(2S) 23S1 0−(1−−) Υ(2S) 11D2 0+(2−+) ηb2(1D)<sup> 13D1 0−(1−−) Υ(1D) 13D2 0−(2−−) Υ2(1D) 13D3 0−(3−−) Υ3(1D) 21P1 0−(1+−) hb(2P) 23P0 0+(0++) χb0(2P) 23P1 0+(1++) χb1(2P) 23P2 0+(2++) χb2(2P) 33S1 0−(1−−) Υ(3S) 33PJ 0+(J++) χb(3P) (stat.) ± 9 (syst.) 43S1 0−(1−−) Υ(4S) or Υ(10580) 53S1 0−(1−−) Υ(10860) 63S1 0−(1−−) Υ(11020)

Notas: * Resultados preliminares.necessita de confirmação.

O estado χb (3P) foi o primeiro estado de partícula descoberto no Large Hadron Collider. O artigo sobre essa descoberta foi submetido no arXiv em 21 de dezembro de 2011. Em abril de 2012, experimentos DØ no Tevatron confirmaram o resultado em um artigo publicado em Phys. Rev. D.Tevatron experiment confirms LHC discovery of Chi-b (P3) particleObservation of a narrow mass state decaying into Υ(1S) + γ in pp collisions at 1.96 TeV

QCD e quarkônio A computação das propriedades dos mésons na cromodinâmica quântica (QCD) é totalmente não pertubativa. Como resultado, o único método geral disponível é uma computação direta usando técnicas do retículo QCD (LQCD). Contudo, outras técnicas são efetivas para quarkônios pesados.

Os mésons de quarks leves movem-se em velocidades relativísticas, já que a massa do estado de ligação é muito maior que a massa do quark. Contudo, a velocidade dos quarks charm e bottom em seus respectivos quarkônios é suficiente pequena, então efeitos relativísticos afetam essem estados, porém menos. A velocidade estimada é de 0.3 vezes a velocidade da luz para o charmônio e 0.1 vezes a velocidade da luz para o bottomônio. A computação pode ser aproximada por uma expansão em poderes de v/c e v2/c2. Essa técnica é chamada QCD não relativística (NRQCD).

NRQCD também tem sido quantizada como a teoria de retículo gauge, que providencia outra técnica para cálculos de LQCD para se usar. Boas aceitações da massa do bottomônio, e isso provê um dos melhores testes não perturbativos do LQCD. Para as medidas de massa do charmônio a aceitação não é muito boa, mas a comunidade LQCD está ativamento trabalhando em desenvolver as suas técnicas. O trabalho também tem sido feito em cálculos de propriedades de quarkônio e estados de transição entre estados.

Ver também méson upsilon méson theta méson méson fi méson phi méson omega

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