Іпсилон-мезон

Іпсилон-мезони (зустрічається також вимова «Упсилон-мезони») — електрично нейтральні елементарні частинки з ізотопічним спіном 0, кварконій (тобто безароматний мезон), що складаються з b-кварка та b-антикварка (боттомоній). Іпсилон-мезони мають негативні парність та зарядову парність^[1].

Перший іпсилон-мезон ${\displaystyle \Upsilon (1S)}$ відкритий у «Фермілабі» в 1977 році на експерименті E288 під керівництвом Леона Ледермана, у зіткненнях протонів енергією 400 ГеВ з фіксованою мішенню^[2]. Ці мезони були першими на той час відомими частинками, до складу яких входить b-кварк^[3].

Іпсилон-мезони є істинно нейтральними частинками, тобто є античастинками для самих себе. Як і загалом для кварконіїв, назви їх станів подаються згідно з спектроскопічною нотацією: в дужках вказується головне квантове число та буквенне позначення орбітального квантового числа. Якщо ж точні властивості певного стану ще не встановлені, в дужках вказується його маса в МеВ.

Перші три стани ${\displaystyle \Upsilon (1S)}$, ${\displaystyle \Upsilon (2S)}$ та ${\displaystyle \Upsilon (3S)}$ розташовані нижче порогу розпаду в два B-мезони і тому мають достатньо довгий час життя як для такої масивної частинки (див. Правило Окубо-Цвейга-Ізуки) та великі ймовірності електромагнітних розпадів. Завдяки цьому, їх легко виявити експериментально з допомогою їх розпадів у два мюони або два електрони: вони проявляються у вигляді вузьких піків в розподілі інваріантної маси. Ця властивість є зручною для калібрування шкали маси нових детекторів елементарних частинок^[4].

Стан ${\displaystyle \Upsilon (4S)}$ розташований лише трохи вище за поріг розпаду на два B-мезони (нейтральні або заряджені), і тому його домінантними каналами розпаду є ${\displaystyle B^{0}{\bar {B}}^{0}}$ та ${\displaystyle B^{+}B^{-}}$, що мають приблизно рівну ймовірність (невелика різниця виникає через різницю в масі зарядженого та нейтрального B-мезонів та через кулонівську взаємодію^[5]), при цьому два мезони перебувають в сплутаних квантових станах. Ця властивість використовується у так званих «B-фабриках» — експериментах, що вивчають B-мезони (див. Belle II, BaBar)^[6][7].

Іпсилон-мезони^[8]

Частинка	Кварковий склад	Маса, МеВ	IG	JPC	Q	S	c	b	Час життя, с	Основний канал розпаду
${\displaystyle \Upsilon (1S)}$	${\displaystyle b{\bar {b}}}$	9460,30 ± 0,23	0−	1−−	0	0	0	0	1.22×10−20	два лептони; легкі адрони
${\displaystyle \Upsilon (2S)}$	${\displaystyle b{\bar {b}}}$	10023,26 ± 0,31	0−	1−−	0	0	0	0	2.06×10−20	${\displaystyle \Upsilon (1S)\pi \pi }$; два лептони
${\displaystyle \Upsilon (3S)}$	${\displaystyle b{\bar {b}}}$	10355,2 ± 0,5	0−	1−−	0	0	0	0	3.24×10−20	${\displaystyle \Upsilon (2S)\pi \pi }$; два лептони
${\displaystyle \Upsilon (4S)}$	${\displaystyle b{\bar {b}}}$	10579,4 ± 1,2	0−	1−−	0	0	0	0	3×10−23	${\displaystyle B{\bar {B}}}$
${\displaystyle \Upsilon (5S)}$[9] або ${\displaystyle \Upsilon (10860)}$	${\displaystyle b{\bar {b}}}$	10885 ± 2	0−	1−−	0	0	0	0	1.8×10−23	${\displaystyle B^{(*)}{\bar {B}}^{(*)}}$; ${\displaystyle B_{s}^{*}{\bar {B_{s}^{*}}}}$