The Quark Structure of Hadrons: An Introduction to the Phenomenology and Spectroscopy

اشکال جدید ماده، مانند حالت‌های ساخته شده از گلوئون‌ها (گلوله‌های چسبنده)، مزون‌های چند کوارکی یا باریون‌ها و مزون‌های ترکیبی توسط QCD کم انرژی پیش‌بینی می‌شوند، که اخیراً چندین نامزد برای آن‌ها شناسایی شده‌اند. جست‌وجوی چنین حالت‌های عجیب و غریبی از ماده و مطالعه دقیق ویژگی‌های تولید و پوسیدگی آن‌ها به میدانی پررونق در تأسیسات آزمایشی در حال حاضر یا در حال ساخت تبدیل شده است - به عنوان مثال. BESIII در پکن، BELLE II در SuperKEKB، GlueX در آزمایشگاه جفرسون، PANDA در FAIR، J-PARC و در آزمایشات LHC ارتقا یافته، به ویژه LHCb. یک آغازگر مدرن در این زمینه مورد نیاز است تا آموزش نسل جدیدی از محققان در زمینه QCD را احیا و به روز کند.

این سخنرانی ها در مورد طیف سنجی هادرون برای دانشجویان کارشناسی ارشد و دکترا در نظر گرفته شده است و در اصل برای دوره ای ارائه شده در موسسه استفان مایر آکادمی علوم اتریش ارائه شده است. آنها دارای گرایش پدیدارشناسی هستند و به عنوان مواد مکمل برای دروس پایه در فیزیک ذرات و هسته ای در نظر گرفته شده اند. این کتاب طیف مزون‌های سبک و سنگین و باریون‌ها را توصیف می‌کند و ویژگی‌های اساسی را بر اساس تقارن معرفی می‌کند. علاوه بر این، ساختارهای چندگانه، زاویه اختلاط، ثابت‌های جفت واپاشی، گشتاورهای مغناطیسی باریون‌ها و پیش‌بینی حالت‌های چند کوارکی را استخراج می‌کند و اینها را با داده‌های تجربی مناسب مقایسه می‌کند. روش‌های اساسی محاسبه توزیع‌های زاویه‌ای واپاشی و تعیین جرم و عرض رزونانس‌ها نیز ارائه شده‌اند.

پیوست ها اطلاعات زمینه لازم را برای دانشجویان و تازه واردان به این رشته فراهم می کند و مجموعه ای از مشکلات و راه حل ها را در بر می گیرد.

Novel forms of matter, such as states made of gluons (glueballs), multiquark mesons or baryons and hybrid mesons are predicted by low energy QCD, for which several candidates have recently been identified. Searching for such exotic states of matter and studying their production and decay properties in detail has become a flourishing field at the experimental facilities now available or being built - e.g. BESIII in Beijing, BELLE II at SuperKEKB, GlueX at Jefferson Lab, PANDA at FAIR, J-PARC and in the upgraded LHC experiments, in particular LHCb. A modern primer in the field is required so as to both revive and update the teaching of a new generation of researchers in the field of QCD.

These lectures on hadron spectroscopy are intended for Master and PhD students and have been originally developed for a course delivered at the Stefan Meyer Institute of the Austrian Academy of Sciences. They are phenomenologically oriented and intended as complementary material for basic courses in particle and nuclear physics. The book describes the spectra of light and heavy mesons and baryons, and introduces the fundamental properties based on symmetries. Further, it derives multiplet structures, mixing angle, decay coupling constants, magnetic moments of baryons, and predictions for multiquark states and compares these with suitable experimental data. Basic methods of calculating decay angular distributions and determining masses and widths of resonances are also presented.

The appendices provide students and newcomers to the field with the necessary background information, and include a set of problems and solutions.