Download Thesis in Pdf Format

2.6. Exotische hadronen 10
Er dient nog opgemerkt te worden dat de definitie van een constituente quark nog niet
alle problemen oplost. Zo zou men bijvoorbeeld kunnen denken dat de massa van een hadron
gelijk is aan de som van de massa’s van de constituente quarks. Dit blijkt echter onjuist te
zijn: de inter-quark interaktie zorgt via de bindingsenergie voor een aanzienlijke bijdrage in
de hadronenmassa. De subtiliteiten van de quarktheorie worden bijvoorbeeld behandeld in
[BRSZ].
2.6 Exotische hadronen
Hadronen zijn opgebouwd uit quarks q en antiquarks q. Tot nu toe beschouwden we de
constituente quarkcombinaties qqq en qq, maar ook andere combinaties zijn denkbaar, en
worden inderdaad toegelaten door het Standaardmodel. Dit zijn de zogenaamde exotische
hadronen. De voorwaarde is dat het beschouwde complexe deeltje kleurloos is, wat betekent
dat het aantal quarks min het aantal antiquarks een veelvoud moet zijn van drie. Met andere
woorden, we kunnen het baryongetal definiëren: B = 1 3
(#q − #q) (de notatie is ’#’ voor
’aantal’), en dit moet steeds een geheel getal zijn. Merk op dat dit voor (al dan niet exotische)
mesonen steeds nul is, en voor baryonen verschillend van nul, wat de naam van deze grootheid
verantwoordt. De hadronen kunnen worden opgedeeld in twee soorten:
• indien #q + #q = even, is de spin heeltallig, en spreekt men over een (exotisch) meson,
en
• indien #q +#q = oneven, is de spin halftallig en spreekt men over een (exotisch) baryon.
Al dan niet exotische hadronen zien er dus als volgt uit: (qq) m (qqq) n , met m en n gehele
getallen. De eenvoudigste exotische combinaties die we kunnen bedenken zijn:
• qqqq of de tetraquark. Dit is een exotisch meson.
• qqqqq of de pentaquark. Dit is een exotisch baryon.
Er dient nog een onderscheid gemaakt te worden tussen de crypto-exotische en de manifest
exotische hadronen. Een crypto-exotisch hadron is een exotisch hadron, maar heeft kwantumgetallen
die ook van ’gewone’ baryonen of mesonen afkomstig zouden kunnen zijn. Het is
dus ’verborgen’, vanwaar de naam. Een manifest exotisch hadron heeft onmiskenbaar exotische
kwantumgetallen, en is dus duidelijk experimenteel het meest interessante, om het bestaan
van exotische hadronen hard te maken.
In de jaren 1970 ging men voor de eerste maal op zoek naar deze exotische hadronen,
die het Standaardmodel toen voor het eerste mogelijk maakte. Dit leverde niets op. Terwijl
de zoektocht naar de tetraquark bleef doorgaan, werd de experimentele zoektocht naar pentaquarks
stopgezet. In de theoretische fysica zou men echter wel verder blijven zoeken, en
uiteindelijk zou het chiraal solitonmodel, dat een pentaquark-decuplet voorspelt [DPP97], de
experimentele wereld weer warm maken voor de exotische baryonen.
Eén van de meest bekende voorbeelden van een multiplet van crypto-exotische hadronen is
het zogenaamde scalair nonet, dat zou bestaan uit crypto-exotische tetraquarks. Vermoedelijk
zijn van dit nonet al twee leden waargenomen: het a 0 (980) en het f 0 (980) [MS04]. Er zijn
ook claims gemaakt voor andere tetraquarkresonanties: D sJ (2317) en D sJ (2457) door de