Molécula Mesónica (Zoológico de Partículas Subatómicas)

Molécula Mesónica

Una molécula mesónica es un tipo de hadrón exótico formado no por quarks individuales como los mesones normales, sino por dos (o más) mesones ligados entre sí, de forma análoga a cómo los átomos se unen para formar una molécula.

Es uno de los modelos más importantes para explicar varios estados hadrónicos exóticos descubiertos en los últimos años, especialmente en el sector X, Y, Z (como el famoso X(3872)).

Una molécula mesónica es:

No es un mesón ordinario $q\bar{q}$.
No es un tetraquark "compacto" $qq\bar{q}\bar{q}$.
Es un "sistema molecular":

Mesón A + Mesón B → Molécula Mesónica

Fuerza que las mantiene unidas:

La fuerza que liga los mesones en la molécula es la fuerza fuerte residual, también llamada fuerza nuclear, mediada por el intercambio de piones u otros mesones ligeros.

Es la misma fuerza que actúa entre nucleones dentro del núcleo.

Analogía clara:

Estructura típica:

Una molécula mesónica puede representarse como:

La molécula completa contiene cuatro quarks, pero no están fuertemente correlacionados entre sí, sino en pares (mesón + mesón).

Por ejemplo:

Ejemplos de candidatos experimentales:

🔹 X(3872)

El caso más famoso.
Interpretado como:

$$D^0 \; \bar{D}^{*0}$$

con un enlace extremadamente débil (casi al nivel de unión del deuterón).

🔹 Zc(3900)

Posible molécula:

$$D \bar{D}^*$$

🔹 Y(4260)

Posible:

$$D_1 \bar{D}$$

🔹 Zb(10610) y Zb(10650)

Interpretados como moléculas de:

$$B \bar{B}^* \quad\text{y}\quad B^* \bar{B}^*$$

Características típicas:

Las moléculas mesónicas:

• Son más grandes que los mesones comunes (tamaño ~1–2 fm).
• Están muy cerca del umbral de masa de sus componentes (pista clave en experimentos).
• Tienen energía de enlace pequeña.
• Presentan canales de decaimiento característicos de sus mesones constituyentes.

La física actual considera tres posibilidades:

• Estado ligado real (molécula estable dentro de límites cuánticos).
• Resonancia cerca del umbral (quasi-bound state).
• Mixtura entre:

• molécula mesónica,
• tetraquark compacto,
• y estado híbrido quark+gluon.

Ejemplo: X(3872) podría ser mezcla de: