hadron

Parçacık fiziğinde çekirdek kuvvetinden etkilenen atomaltı parçacıklara hadron adı verilir. Hadronlar temel parçacıklar olmayıp kuark ve karşı kuark olarak adlandırılan fermiyonlar ve gluon olarak adlandırılan bozonlardan oluşan bileşik parçacıklardır. Gluonlar kuarkları bir arada tutan kuvvetli etkileşimin taşıyıcısıdır.

Tüm atomaltı parçacıklar gibi hadronlar da Poincaré grubunun gösterimilerine karşılık gelen şu kuvantum sayılarını taşırlar: J PC(m), burada J spin, P parite, C C paritesi ve m kütledir. Hadronlar ayrıca izosipin (veya G parite), s-çeşni gibi çeşni kuvantum sayıları taşıyabilir. Hadronları iki sınıfa ayırmak mümkündür:

Baryonlar fermiyondur. Atom çekirdeğinin yapıtaşıdırlar ve baryon sayısı olarak adlandırılan (B) korunan bir kuvantum sayısı taşırlar. Nükleonlar, yani proton ve nötronlar için B=1'dir.
Mezonlar bozondur ve mezonlar için B=0'dır.
Hadronların çoğu baryonların tüm kuvantum sayılarının kabuk kuarkların kuvantum sayılarından çıkarılabileceğini söyleyen kuark modeli sayesinde sınıflandırılabilir. Baryonlar için üç kabuk kuarkı söz konusu iken mezonlar bir kuark-antikuark çiftinden oluşur. Dolayısıyla her kuark B=1/3 olan bir fermiyondur.

Uyarılmış baryon ve mezon durumları rezonanslar olarak adlandırılır. Her taban durum hadronunun pek çok uyarılmış durumu olabilir ve deneylerde bunların yüzlercesi gözlemlenmiştir. Rezonanslar kuvvetli etkileşim aracılığıyla çok kısa sürelerde (yaklaşık 10−24 saniye) bozunurlar.

Kuark sınıflandırmasının dışında kalan mezonlar da vardır. Bu mezonlar egzotik mezonlar olarak adlandırılır. Bunların arasında yapışkantopu, karmamezon ve dörtkuarklılar vardır. Günümüzde kuark modelinin dışında olarak bilinen tek baryon beşkuarklıdır. Bu baryonun varolabileceği kuramsal parçacık fizikçileri tarafında öngörülmüş olmakla birlikte Ocak, 2007 itibariyle varlığı hakkında kesinleşmiş deney verisi bulunmamaktadır.

Kuvvetli etkileşimleri açıklayan temel kuram olan kuvantum renkdinamiğine göre tüm hadronlar tek parçacık uyarılmış durumlarıdır. Bu kuram KRD skalasının altındaki enerjilerde renk hapsolunumu olarak adlandırılan bir özellik barındırdığı için bu uyarılmış durumlar temel alanlar olan kuark veya gluonlara değil, renk yükü taşımayan bileşik hadronlara karşılık gelir.

KRD maddesinin diğer fazlarında hadronlar yok olabilmektedir. Örneğin, KRD tarafından çok düşük sıcaklıkta ve düşük basınçta kuark-gluon etkileşiminin çok zayıflayacağını ve hapsolunumun ortadan kalkacağı öngörür. Asimptotik özgürlük olarak bilinen bu özellik, GeV ve TeV arasındaki enerji mertebelerinde deneysel olarak kanıtlanmıştır.