Mesón J/Psi (J/ψ) (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Mesón J/Psi (J/ψ) 

El mesón J/ψ (también llamado ψ mesón) es un mesón vectorial neutro, compuesto por un quark encantado (charm, c) y su antiquark (anticharm, c̄):

Es decir, es un estado ligado de quark y antiquark charm (una familia conocida como charmonium); además es un Quarkonio. Es el análogo al positronio en electrodinámica cuántica (e⁻e⁺), pero dentro de la cromodinámica cuántica (QCD), y con una masa mucho mayor.

Propiedades fundamentales:

Clasificación dentro de la familia del charmonio

El J/ψ es el estado fundamental (1S) de la familia de mesones charmonium, análoga a los niveles del átomo de hidrógeno, pero regida por el potencial de confinamiento de la QCD:

Así como los piones y kaones surgen de quarks ligeros (u, d, s), los charmonios son sistemas ligados de quarks pesados (c, c̄).

Decaimientos

El J/ψ tiene una vida relativamente larga para una partícula de masa tan grande, porque:

• No puede decaer en dos gluones (por conservación de C).
• Su decaimiento fuerte a hadrones requiere al menos tres gluones virtuales, lo que lo hace poco probable.

Por eso, sus decaimientos dominantes son electromagnéticos o hadrónicos suprimidos.

Modos de decaimiento más comunes:

Números cuánticos

Estos números cuánticos indican que el J/ψ es un mesón vectorial (como el ρ⁰ o el φ).

Importancia física:

El mesón J/ψ tiene una relevancia enorme en física teórica y experimental:

• Confirmó el modelo de quarks (especialmente el quark charm).
• Verificó las predicciones de la QCD sobre confinamiento y estructura espectral.
• Sirve como calibrador en experimentos de colisionadores (LHC, BESIII, etc.).
• Ayuda a estudiar la materia de quarks y gluones, como en el plasma de quarks-gluones formado en colisiones de iones pesados.
• Modelo análogo a otros sistemas ligados de quarks pesados, como el bottomonium (Υ = b b̄) o el hipotético toponium (t t̄).