Vizualizare sursă pentru „Aromă (fizică)”

{{referințe|date=iulie 2024}}
{| align="right"
|[[Fișier:Electron.svg|78x78px]]
|[[Fișier:Muon.svg|78x78px]]
|[[Fișier:Tau_lepton.svg|78x78px]]
|-
|[[Fișier:Electron_neutrino.svg|78x78px]]
|[[Fișier:Muon_neutrino.svg|78x78px]]
|[[Fișier:Tau_neutrino.svg|78x78px]]
|-
| colspan="3" align="center" style="font-size:90%" | Șase arome de leptoni
|}

{{Format:Numere cuantice de aromă}}
În [[Fizica particulelor elementare|fizica particulelor]], '''aroma''' se referă la ''proprietatea'' fundamentală care distinge diferitele tipuri de [[Particulă elementară|particule elementare]]. [[Modelul standard]] identifică șase tipuri de [[Quark|quarcuri]] și șase tipuri de [[Lepton|leptoni]] ca fiind particulele fundamentale care alcătuiesc materia. Fiecare tip de particulă are o aromă unică, reprezentată de un ''[[număr cuantic]] de aromă.'' Aceste numere cuantice sunt atribuite tuturor [[Particulă subatomică|particulelor subatomice]] și pot fi utilizate pentru a le [[Simetrii familiale|clasifica]] și înțelege comportamentul.

Pe lângă modelul standard, simetriile de familie propuse oferă o altă perspectivă asupra aromelor particulelor. Aceste simetrii sugerează că generațiile de quarcuri și leptoni sunt legate prin relații fundamentale, oferind o imagine mai completă a structurii materiei la nivel fundamental.

== Numere cuantice ==
În mecanica clasică, o [[forță]] aplicată unei [[Particulă punctuală|particule punctiforme]] poate modifica doar starea sa dinamică, precum [[Impuls|impulsul]] sau momentul unghiular. Spre deosebire de aceasta, [[teoria cuantică a câmpurilor]] permite interacțiuni care pot modifica și alte aspecte fundamentale ale naturii particulei, descrise prin numere cuantice discrete, statice. Un exemplu important este acțiunea [[Interacțiune slabă|forței slabe]], care permite conversia numerelor cuantice ce definesc [[masa invariantă|masa]] și [[Sarcină electrică|sarcina electrică]] a quarcurilor și leptonilor de la o valoare discretă la alta. Acest fenomen este cunoscut sub numele de schimbare a aromei sau transmutare a aromei. Datorită naturii lor cuantice, [[Stare cuantică|stările]] de aromă pot experimenta și [[suprapunere cuantică]].

În [[Fizică atomică|fizica atomică]], numărul cuantic principal al unui [[electron]] specifică [[Înveliș electronic|orbita energetică]] în care se află, determinând [[Nivel de energie|nivelul de energie]] al întregului atom. Analog, cele cinci numere cuantice de aromă ([[izospin]], [[stranietate]] (''strangeness''), [[Farmecul (număr cuantic)|farmec]] (''charm''), [[De jos|bottomness]] și {{Ill-wd|Q2555508|3=topness}}) pot caracteriza starea cuantică a quarcurilor, prin gradul în care prezintă șase arome distincte (u, d, s, c, b, t).

Particulele compozite pot fi formate din mai multe quarcuri, dând naștere [[Hadron|hadronilor]], precum [[Mezon|mezoni]] și [[Barion|barioni]], fiecare având caracteristici agregate unice, cum ar fi masa distinctă, sarcina electrică și modurile de dezintegrare. Numerele cuantice de aromă generale ale unui [[hadron]] depind de numărul de [[Cuarc constituent|quarcuri constituenți]] ai fiecărei arome specifice.

=== Legile de conservare ===
Toate sarcinile fundamentale discutate mai sus sunt conservate datorită faptului că [[Încărcare (fizică)|operatorii de sarcină]] corespunzători pot fi interpretați ca ''generatori de simetrii'' care comută cu Hamiltonianul. Prin urmare, valorile proprii ale diferiților operatori de sarcină rămân constante.

Numerele cuantice absolut conservate în [[modelul standard]] sunt:

* [[Sarcină electrică|Sarcina electrică]] ({{Mvar|Q}})
* [[izospin slab|Isospin slab]] ({{Math|''T''<sub>3</sub>}})
* [[număr barionic|Număr barionic]] ({{Mvar|B}})
* [[număr leptonic|Număr leptonic]] ({{Mvar|L}})

În anumite teorii, cum ar fi [[Teoria mare unificată|teoria marii unificări]], conservarea individuală a numărului barionic și leptonic poate fi încălcată, dar diferența dintre ele, notată {{Math|[[B – L|''B'' − ''L'']]}}, rămâne conservată (vezi ''[[anomalia chirală]]'').

[[Interacțiune tare|Interacțiunile tari]] păstrează toate aromele particulelor elementare, dar toate numerele cuantice de aromă pot fi încălcate (schimbate, neconservate) de [[Interacțiunea electroslabă|interacțiunile electroslabe]].

== Simetria aromei ==
Dacă există două sau mai multe particule care experimentează interacțiuni identice, ele sunt considerate degenerate și pot fi interschimbate fără a afecta rezultatele observabile ale experimentului. Toate combinațiile liniare (complexe) ale acestor particule degenerate conduc la aceeași descriere fizică, cu condiția ca combinațiile să fie [[Ortogonalitate|ortogonale]] sau perpendiculare una pe cealaltă.

Cu alte cuvinte, teoria posedă transformări de simetrie precum <math>M\left({u\atop d}\right)</math>, unde {{Mvar|u}} și {{Mvar|d}} sunt cele două câmpuri (reprezentând diferitele ''[[Generație (fizica particulelor elementare)|generații]]'' de leptoni și quarcuri, vezi mai jos), iar {{Mvar|M}} este o [[Matricea unitară|matrice unitară]] {{Gaps|2|×|2}} cu un [[Determinant (matematică)|determinant]] unitar. Astfel de matrici formează un [[grup Lie]] numit {{Ill-wd|Q684363|3=SU(2)}} (vezi [[grup unitar special]]). Aceasta este o exemplificare a simetriei aromei.

În [[Cromodinamică cuantică|cromodinamica cuantică]], aroma este o [[Simetrie (fizică)|simetrie globală]] conservată, ceea ce înseamnă că se menține neschimbată sub acțiunea transformărilor de simetrie. În [[Interacțiunea electroslabă|teoria electroslabă]], pe de altă parte, această simetrie este ruptă parțial, permițând procese de schimbare a aromei, cum ar fi [[Quark|dezintegrarea quarcurilor]] sau [[Oscilația neutrinilor|oscilațiile neutrinilor]].

== Numere cuantice de aromă ==

=== Leptoni ===
Toți [[Lepton|leptonii]] poartă un [[număr leptonic]] {{Math|1=''L'' = 1}}, care este o mărime conservată în modelul standard. De asemenea, leptonii poartă [[izospin slab]], {{Math|''T''<sub>3</sub>}}, care are valorile −{{sfrac|1|2}} pentru cei trei leptoni încărcați ([[electron]], [[Miuon|muon]] și [[Tau (particulă)|tau]]) și +{{sfrac|1|2}} pentru cei trei [[Neutrin|neutrini]] asociați. Fiecare dublet format dintr-un lepton încărcat și un neutrin cu {{Math|''T''<sub>3</sub>}} opus este considerat o [[Generație (fizica particulelor elementare)|generație]] de leptoni. Se definește de asemenea un număr cuantic numit [[hiperîncărcare slabă]], {{Math|''Y''<sub>W</sub>}}, care are valoarea -1 pentru toți leptonii [[Chiralitate (fizică)|stângaci]].<ref>See table in
{{Citat revistă|nume=S. Raby, R. Slanky|an=1997|titlu=Neutrino Masses: How to add them to the Standard Model|urlarhivă=https://web.archive.org/web/20110831014543/http://theta13.lbl.gov/neutrino_book_pdfs/04_03_Neutrino_Masses.pdf|url=http://theta13.lbl.gov/neutrino_book_pdfs/04_03_Neutrino_Masses.pdf|journal={{Ill-wd|Q27715055|3=Los Alamos Science}}|volum=|număr=25|pagină=64|archive-date=2011-08-31}}</ref> Atât izospinul slab, cât și hiperîncărcarea slabă pot fi [[teoria gauge|măsurate]] în [[modelul standard]].

Leptonilor li se pot atribui șase numere cuantice de aromă: numărul electronic (L<sub>e</sub>), numărul muonic (L<sub>mu</sub>), numărul tauonic (L<sub>tau</sub>) și numerele corespunzătoare pentru neutrini ([[Neutrinul electronic|neutrini electronici]], [[Neutrinul muon|neutrini muoni]] și [[Neutrinul Tau|neutrini tau]]). Toate aceste numere cuantice sunt conservate în interacțiunile puternice și electromagnetice, dar pot fi încălcate de interacțiunile slabe. Prin urmare, numerele cuantice de aromă individuale nu sunt foarte utile în anumite contexte. Mai util este un număr cuantic separat pentru fiecare [[Generație (fizica particulelor elementare)|generație]]: 

* '''Număr lepton electronic''': +1 pentru electroni și neutrini electronici (L<sub>e</sub> = 1)
* '''Număr lepton muonic''': +1 pentru muoni și neutrini muoni (L<sub>mu</sub> = 1)
* '''Număr lepton tauonic''': +1 pentru leptoni tau și neutrini tau (L<sub>tau</sub> = 1)

Cu toate acestea, chiar și aceste numere nu sunt absolut conservate, deoarece pot apărea [[suprapunere cuantică|oscilații]] între neutrini din generații diferite. Adică, un neutrin cu o anumită aromă se poate [[Oscilația neutrinilor|transforma într-un alt tip de neutrin]]. Intensitatea acestor oscilații este descrisă de o matrice numită [[matricea Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata]] (matricea PMNS).

=== Quarcuri ===
Toate [[Quark|quarcurile]] poartă un [[număr barionic]] {{Nowrap|{{mvar|B}} {{=}} {{sfrac|+|1|3}} ,}} iar toate antiquarcurile au {{Nowrap|{{mvar|B}} {{=}} {{sfrac|&minus;|1|3}} .}} De asemenea, toate poartă [[izospin slab]], {{Nowrap|{{mvar|T}}<sub>3</sub> {{=}} {{sfrac|±|1|2}} .}} Quarcurile încărcate pozitiv (sus, charm și top) sunt denumite ''quarcuri de tip „up”'' și au {{Nowrap|{{mvar|T}}<sub>3</sub> {{=}} {{sfrac|+|1|2}} ;}} quarcurile încărcate negativ (down, strange și bottom) sunt denumite ''quarcuri de tip „down”'' și au {{Nowrap|{{mvar|T}}<sub>3</sub> {{=}} {{sfrac|&minus;|1|2}} .}} Fiecare dublet format dintr-un quarc de tip „''up''” și unul de tip "''down''" constituie o [[Generație (fizica particulelor elementare)|generație]] de quarcuri.

Pentru toate numerele cuantice de aromă ale quarcurilor enumerate mai jos, convenția este că sarcina de aromă și sarcina electrică a unui quarc au același [[semn (matematică)|semn]]. Prin urmare, orice aromă purtată de un [[mezon]] încărcat are același semn cu încărcarea sa. Quarcurile au următoarele numere cuantice de aromă:

* A treia componentă a [[izospin|izospinului]] (de obicei numită pur și simplu „izospin”) ({{Mvar|I}}{{Sub|3}}), are valorile {{Nowrap|{{mvar|I}}{{sub|3}} {{=}} {{sfrac|1|2}}}} pentru quarcul up și {{Nowrap|{{mvar|I}}{{sub|3}} {{=}} &minus;{{sfrac|1|2}}}} pentru quarcul down.
* [[Strangeness]]/Stranietate ({{Mvar|S}}): Definită ca {{Nowrap|{{mvar|S}} {{=}} &minus;{{mvar|n}}{{sub| s}} + {{mvar|n}}{{sub| s&#773;}} ,}} unde {{Mvar|n}}{{Sub|s}} reprezintă numărul de [[quarcuri stranii]] ({{SubatomicParticle|Strange quark}}) și {{Mvar|n}}{{Sub|s&#773;}} reprezintă numărul de antiquarcuri stranii ({{SubatomicParticle|Strange antiquark}}). Acest număr cuantic a fost introdus de [[Murray Gell-Mann]]. Această definiție conferă quarcului straniu o stranietate de -1 din motivul menționat mai sus.
* {{Ill-wd|Q1067544|3=Charm/Farmec}} ({{Mvar|C}}): Definit ca {{Nowrap|{{mvar|C}} {{=}} {{mvar|n}}{{sub| c}} − {{mvar|n}}{{sub| c&#773;}} ,}} unde {{Mvar|n}}{{Sub|c}} reprezintă numărul de [[quarcuri charm]] ({{SubatomicParticle|charm quark}}) și {{Mvar|n}}{{Sub|c&#773;}} reprezintă numărul de antiquarcuri charm. Valoarea quarcului charm este +1.
* {{Ill-wd|Q5604179|3=Bottomness}} (sau ''beauty'') ({{Mvar|B&prime;}}): Definită ca {{Nowrap|{{mvar|B&prime;}} {{=}} &minus;{{mvar|n}}{{sub| b}} + {{mvar|n}}{{sub| b&#773;}} ,}} unde {{Mvar|n}}{{Sub|b}} reprezintă numărul de [[quarcuri bottom]] ({{SubatomicParticle|bottom quark}}) și {{Mvar|n}}{{Sub|b&#773;}} reprezintă numărul de antiquarcuri bottom. Valoarea quarcului bottom este -1.
* {{Ill-wd|Q2555508|3=Topness}} (sau ''adevăr'') ({{Mvar|T}}): Definit ca {{Nowrap|{{mvar|T}} {{=}} {{mvar|n}}{{sub| t}} − {{mvar|n}}{{sub| t&#773;}} ,}} unde {{Mvar|n}}{{Sub|t}} reprezintă numărul de [[Quarc top|quarcuri top]] ({{SubatomicParticle|top quark}}) și {{Mvar|n}}{{Sub|t&#773;}} reprezintă numărul de antiquarcuri top. Cu toate acestea, din cauza timpului de înjumătățire extrem de scurt al quarcului top (durata de viață estimată de doar {{Val|5|u=s|e=-25}}), până când poate interacționa puternic, acesta s-a degradat deja la o altă aromă de quarc (de obicei la un [[quarc bottom]]). Din acest motiv, quarcul top nu [[hadronizează]], adică nu formează niciodată [[mezon]] sau [[barion]].

Aceste cinci numere cuantice, împreună cu numărul barionic (care nu este un număr cuantic de aromă), specifică complet starea fiecăreia dintre cele 6 arome de quarcuri separate (ca {{Nowrap|{{mvar|n}}{{sub| q}} − {{mvar|n}}{{sub| q&#773;}} ,}} unde un antiquarc este numărat cu semnul minus). Ele sunt conservate atât de interacțiunile electromagnetice, cât și de interacțiunile tari (dar nu de interacțiunea slabă). Pe baza lor pot fi construite numerele cuantice derivate:

* [[hipersarcină|Hiperîncărcare]] ({{Mvar|Y}}): {{Nowrap|{{math|''Y'' {{=}} ''B'' + ''S'' + ''C'' + ''B&prime;'' + ''T''}}}}
* [[Sarcină electrică|Sarcina electrică]] ({{Mvar|Q}}): {{Nowrap|{{math|''Q'' {{=}} ''I''<sub>3</sub> + {{sfrac|1|2}}''Y''}}}} (vezi [[Formula Gell-Mann-Nishijima]])

Termenii „strange” și „stranietate” au fost introduși înainte de descoperirea quarcurilor, dar au continuat să fie utilizați ulterior din motive de continuitate (adică stranietatea fiecărui tip de hadron a rămas neschimbată). Stranietatea antiparticulelor este definită ca +1, iar stranietatea particulelor ca −1. Stranietatea a fost introdusă pentru a explica rata de dezintegrare a particulelor nou descoperite, cum ar fi kaonul, și a fost utilizată în clasificarea [[Calea optică (fizică)|hadronilor]] conform [[Modelului Căilor Octuple]] și în [[modelul quarkurilor|modelele ulterioare de quarcuri]]. Aceste numere cuantice sunt conservate sub [[Electromagnetism|interacțiunile]] [[Interacțiune tare|puternice]] și electromagnetice, dar nu și sub [[Interacțiune slabă|interacțiunile slabe]].

În cazul dezintegrărilor slabe de ordinul întâi, adică a proceselor care implică doar o dezintegrare a unui quark, numerele cuantice de aromă (de exemplu, charm) pot varia doar cu o unitate. Cu alte cuvinte, într-o dezintegrare care implică un quark charm sau un antiquarc, fie ca particulă incidentă, fie ca produs secundar al dezintegrării, variația numărului cuantic charm este {{Nowrap|{{math|Δ''C'' {{=}} ±1}}.}} Similar, pentru o dezintegrare care implică un quark bottom sau un antiquarc, variația numărului cuantic bottomness este {{Nowrap|{{math|Δ''B&prime;'' {{=}} ±1}}.}} Deoarece procesele de ordinul întâi sunt mai frecvente decât cele de ordinul doi (care implică două dezintegrări ale quarcurilor), această regulă poate fi utilizată ca o „[[Regula de selecție|regulă de selecție]]” aproximativă pentru dezintegrările slabe.

Un amestec special de arome de quarcuri este o [[Stare cuantică|stare proprie]] a părții [[Interacțiune slabă|de interacțiune slabă]] a [[Hamiltonian (mecanică cuantică)|hamiltonianului]], deci va interacționa într-un mod deosebit de simplu cu [[bosonii W și Z|bosonii W]] (interacțiunile slabe încărcate încalcă aroma). Pe de altă parte, un [[fermion]] cu o masă fixă (o stare proprie a părților cinetice și de interacțiune puternică a hamiltonianului) este o stare proprie a aromei. Transformarea de la prima bază la baza stare-proprie-aromă/stare-proprie-masă pentru quarcuri stă la baza [[Matricea Cabibbo–Kobayashi–Maskawa|matricei Cabibbo-Kobayashi-Maskawa]] (matricea CKM). Această matrice este analogă cu matricea PMNS pentru neutrini și cuantifică modificările de aromă în cazul interacțiunilor slabe încărcate ale quarcurilor.

Matricea CKM permite [[încălcarea CP]] dacă există cel puțin trei generații de quarcuri.

=== Antiparticule și hadroni ===
Numerele cuantice de aromă sunt aditive. Prin urmare, [[Antiparticulă|antiparticulele]] au o aromă cu magnitudinea egală cu cea a particulei corespunzătoare, dar cu semn opus. [[Hadron|Hadronii]] moștenesc numărul cuantic de aromă de la [[modelul quarkurilor|quarcurile lor de valență]]: această regulă stă la baza clasificării hadronilor în [[modelul quarkurilor|modelul quarcului]]. Relațiile dintre hipersarcină, sarcină electrică și alte numere cuantice de aromă sunt valabile atât pentru hadroni, cât și pentru quarcuri.

== Problema de aromă ==
Problema aromei (cunoscută și sub numele de puzzle-ul aromei) constă în incapacitatea fizicii aromelor din [[modelul standard]] actual de a explica motivele pentru care parametrii liberi ai particulelor din model au valorile pe care le au și de ce există valori specifice pentru unghiurile de amestecare din matricele [[Matricea Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata|PMNS]] și [[Matricea Cabibbo–Kobayashi–Maskawa|CKM]]. Acești parametri liberi - masele [[Fermion|fermionilor]] și unghiurile lor de amestecare - par a fi ajustați în mod specific. Descoperirea motivelor pentru o astfel de ajustare ar reprezenta soluția la puzzle-ul aromei. 

Puzzle-ul ridică o serie de întrebări fundamentale, cum ar fi:

* De ce există trei generații de [[Quark|quarcuri]] (''up-down'', ''charm-strange'' și quarcuri ''top-bottom'') și [[Lepton|leptoni]] (electron, muon și neutrin tau)?

* Cum și de ce apare o ierarhie a maselor și a amestecurilor între diferitele arome ale acestor fermioni?<ref>{{Citat revistă|nume=Feruglio|prenume=Ferruccio|dată=August 2015|titlu=Pieces of the Flavour Puzzle|journal=The European Physical Journal C|volum=75|număr=8|pagini=373|issn=1434-6044|pmid=26300692|pmc=4538584|bibcode=2015EPJC...75..373F|doi=10.1140/epjc/s10052-015-3576-5}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Babu|nume2=Mohapatra|prenume=K. S.|prenume2=R. N.|dată=1999-09-27|titlu=Supersymmetry, Local Horizontal Unification, and a Solution to the Flavor Puzzle|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.83.2522|journal=Physical Review Letters|volum=83|număr=13|pagini=2522–2525|bibcode=1999PhRvL..83.2522B|doi=10.1103/PhysRevLett.83.2522}}</ref><ref>{{Citat revistă|nume=Alonso|nume2=Carmona|nume3=Dillon|nume4=Kamenik|nume5=Camalich|nume6=Zupan|prenume=Rodrigo|prenume2=Adrian|prenume3=Barry M.|prenume4=Jernej F.|prenume5=Jorge Martin|prenume6=Jure|dată=2018-10-16|titlu=A clockwork solution to the flavor puzzle|url=https://doi.org/10.1007/JHEP10(2018)099|journal=Journal of High Energy Physics|volum=2018|număr=10|pagini=99|language=en|issn=1029-8479|bibcode=2018JHEP...10..099A|doi=10.1007/JHEP10(2018)099}}</ref>

== Cromodinamica cuantică ==
[[Cromodinamică cuantică|Cromodinamica cuantică]] (QCD) conține șase tipuri de [[Quark|quarcuri]], numite ''up'', ''down'', ''charm'', ''strange'', ''top'' și ''bottom''. Cu toate acestea, masele lor diferă semnificativ, ceea ce le face non-interschimbabile. Quarcurile ''up'' și ''down'' au mase mici, de aproximativ 1 și 3 MeV/c^2, respectiv, și prezintă o simetrie SU(2) aproximativă (simetria [[izospin]]).

=== Descrierea simetriei chirale ===
În anumite condiții (de exemplu, când masele quarcurilor sunt mult mai mici decât scala [[Ruperea simetriei chirale|de rupere a simetriei chirale]] de 250 MeV), contribuția maselor quarcurilor la comportamentul sistemului este neglijabilă. La o primă aproximație, masele celor mai ușoare quarcuri pot fi ignorate pentru majoritatea scopurilor, considerându-se că au masă zero. În această aproximație, comportamentul al transformărilor de aromă poate fi modelat cu succes ca acționând independent pe părțile stânga și dreapta ale fiecărui câmp de quarcuri. Această descriere aproximativă a simetriei aromei este descrisă de grupul chiral {{Math|SU<sub>L</sub>({{mvar|N}}<sub>f</sub>) × SU<sub>R</sub>({{mvar|N}}<sub>f</sub>)}}.

=== Descrierea simetriei vectoriale ===
Dacă toate quarcurile ar avea mase diferite de zero, dar egale, atunci această simetrie chirală ar fi ruptă la ''simetria vectorială'' a „grupului de aromă diagonală” {{Math|SU(''N''<sub>f</sub>)}}, care aplică aceeași transformare ambelor [[Helicitate|helicități]] ale quarcurilor. Această reducere a simetriei este o formă de ''[[Rupere explicită de simetrie|rupere explicită a simetriei]],'' a cărei forță este controlată de [[Masa curentă a cuarcului|masele curente ale quarcurilor]] în QCD.

Chiar și dacă quarcurile sunt considerați a fi fără masă, simetria chirală a aromei poate fi [[Ruperea spontană a simetriei|ruptă spontan]] dacă vidul teoriei conține un [[Condens chiral|condensat chiral]] (cum se întâmplă în QCD la energie joasă). Acest lucru generează o masă efectivă pentru quarcuri, adesea identificată cu [[Quark|masa quarcului de valență]] în QCD.

=== Simetriile QCD ===
Analiza experimentelor indică faptul că masele curente ale quarcurilor pentru aromele mai ușoare (''up'', ''down'' și ''strange'') sunt mult mai mici decât [[Constantă de cuplaj|scara QCD]], Λ<sub>QCD</sub>. Prin urmare, simetria chirală a aromei este o bună aproximare a [[Cromodinamică cuantică|QCD]] pentru aceste arome. Succesul [[Teoria perturbației chirale|teoriei perturbației chirale]] și al [[Model chiral|modelelor chirale]], chiar mai simple, decurge din acest fapt. Masele de quarc de valență extrase din [[modelul quarkurilor|modelul quarcului]] sunt semnificativ mai mari decât masele curente ale quarcurilor. Acest lucru indică faptul că QCD are simetrie chirală spontană, care se rupe odată cu formarea unui [[Condens chiral|condensat chiral]]. [[Materia quarcilor|Alte faze ale QCD]] pot rupe simetriile aromei chirale în moduri diferite.

== Istoric ==

=== Izospin ===
Izospinul, stranietatea și hiperîncărcarea au precedat modelul quarcului. Primul dintre aceste numere cuantice, izospinul, a fost introdus ca concept în anul 1932 de către [[Werner Heisenberg]],<ref>
{{Citat revistă|nume=Heisenberg|prenume=W.|legătură-autor=Werner Heisenberg|an=1932|titlu=Über den Bau der Atomkerne|journal={{Ill-wd|Q186720|3=Zeitschrift für Physik}}|volum=77|număr=1–2|pagini=1–11|language=de|bibcode=1932ZPhy...77....1H|doi=10.1007/BF01342433}}</ref> pentru a explica simetriile [[Neutron|neutronului]] recent descoperit (simbol n):

* [[Masă|Masa]] neutronului și a [[Proton|protonului]] (simbolul {{Math|p}}) este aproape identică: sunt aproape degenerați și, prin urmare, ambii sunt adesea denumiți „[[Nucleon|nucleoni]]”, un termen care ignoră diferențele lor minore. Deși protonul are o sarcină electrică pozitivă, iar neutronul este neutru, ele sunt aproape identice în toate celelalte privințe, iar interacțiunile lor nucleare de legătură (denumire veche pentru forța nucleară reziduală) sunt mult mai puternice în comparație cu forța electrică dintre unii nucleoni, încât nu are rost să acordăm prea multă atenție diferențelor lor minore.
* Puterea interacțiunii forte dintre orice pereche de nucleoni este aceeași, indiferent dacă aceștia interacționează ca protoni sau ca neutroni.

Protonii și neutronii au fost grupați ca [[Nucleon|nucleoni]] și tratați ca stări diferite ale aceleiași particule, numită nucleon, deoarece ambii au o masă aproape identică și interacționează în mod similar, dacă neglijăm interacțiunea electromagnetică mult mai slabă.

Heisenberg a observat că formularea matematică a acestei simetrii era similară în anumite aspecte cu formularea matematică a [[Spin (fizică)|spinului]] nerelativist, de unde provine denumirea de „izospin”. Neutronul și protonul sunt asociați cu [[dubletul]] (spin-{{Fracție|1|2}}, '''2''' sau [[reprezentarea fundamentală]]) a grupului SU(2), fiind corelați cu proiecții izospin {{Nowrap|{{math|''I''}}{{sub|3}} {{=}} {{frac|+|1|2}}}} și {{Fracție|−|1|2}} respectiv. Pionii sunt asociați cu [[tripletul]] (spin-1, '''3''', sau [[reprezentarea adăugată]]) a grupului SU(2). Totuși, spre deosebire de teoria spinului, acțiunea grupului nu conservă [[aromă|aroma]] (de fapt, acțiunea grupului constă specific în schimbul aromei).

La construirea unei teorii fizice a [[Forță nucleară|forțelor nucleare]], s-ar putea presupune pur și simplu că aceasta nu depinde de izospin, deși izospinul total trebuie conservat. Conceptul de izospin s-a dovedit a fi util în clasificarea [[Hadron|hadronilor]] descoperiți în anii 1950 și 1960 (vezi [[Grădina zoologică cu particule|zoo de particule]]), unde particulelor cu masă similară li se atribuie un {{Ill-wd|Q4598301|3=Multiplet}} izospin SU(2).

=== Stranietate și hiperîncărcare ===
Descoperirea unor [[Particule ciudate|particule stranii]], precum {{Ill-wd|Q843503|3=kaonul}}, a condus la introducerea unui nou număr cuantic conservat de interacțiunea forte: stranietatea (sau, echivalent, hiperîncărcarea). [[Formula Gell-Mann-Nishijima]], derivată în 1953, stabilește o relație între stranietate, hiperîncărcare, izospin și sarcina electrică.<ref>
{{Citat revistă|nume=Nishijima|prenume=K|an=1955|titlu=Charge Independence Theory of V Particles|journal={{Ill-wd|Q33096|3=Progress of Theoretical Physics}}|volum=13|număr=3|pagini=285–304|bibcode=1955PThPh..13..285N|doi=10.1143/PTP.13.285}}</ref>

=== Calea octuplă și modelul quarcurilor ===
Odată ce kaonii și proprietatea lor de [[stranietate]] au fost mai bine înțelese, a devenit evident că și aceștia păreau să facă parte dintr-o simetrie mai largă, care includea izospinul ca subgrup. [[Murray Gell-Mann]] a numit această simetrie mai largă "[[Cale de opt ori (fizică)|Calea Octuplă]]" și s-a recunoscut imediat că ea corespunde reprezentării adăugate a grupului {{Ill-wd|Q684363|3=SU(3)}}. Pentru a înțelege mai bine originea acestei simetrii, Gell-Mann a propus existența [[Quark|quarcurilor]] ''up'', ''down'' și ''strange'' care ar aparține reprezentării fundamentale a simetriei aromei SU(3).

=== Mecanismul GIM și charm ===
Pentru a explica absența observată a [[Curent neutru care schimbă aroma|curenților neutri care schimbă aroma]], a fost propus în 1970 [[mecanismul GIM]] (''Glashow-Iliopoulos-Maiani''). Mecanismul GIM a introdus conceptul de quarc charm și a prezis existența mezonului [[J/Psi|mezonului J/psi]].<ref>
{{Citat revistă|nume=S.L. Glashow|nume2=J. Iliopoulos|nume3=L. Maiani|an=1970|titlu=Weak Interactions with Lepton–Hadron Symmetry|journal=[[Physical Review|Physical Review D]]|volum=2|număr=7|pagini=1285|bibcode=1970PhRvD...2.1285G|doi=10.1103/PhysRevD.2.1285}}</ref> Descoperirea [[J/Psi|mezonului J/psi]] în 1974 a confirmat existența quarcurilor ''charm''. Această descoperire este cunoscută sub numele de ''Revoluția din Noiembrie''. Numărul cuantic de aromă asociat cu quarcul ''charm'' a primit denumirea de ''charm''.

=== Bottomness și topness ===
Quarcurile ''bottom'' și ''top'' au fost prezise în 1973 pentru a explica [[încălcarea CP]].<ref>{{Citat revistă|nume=Kobayashi|nume2=Maskawa|prenume=M.|prenume2=T.|an=1973|titlu=CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction|journal={{Ill-wd|Q33096|3=Progress of Theoretical Physics}}|volum=49|număr=2|pagini=652–657|bibcode=1973PThPh..49..652K|doi=10.1143/PTP.49.652}}</ref> Această predicție a implicat, introducerea a două noi numere cuantice de aromă: ''bottomness'' și ''topness''.

== Vezi și ==
* [[Model standard (formulare matematică)|Modelul standard (formulare matematică)]]
* [[Matricea Cabibbo–Kobayashi–Maskawa]]
* [[Problemă CP puternică|Problema CP puternică]] și [[Chiralitate (fizică)|chiralitatea (fizică)]]
* [[Ruperea simetriei chirale]] și [[materia quarcilor|materia quarcurilor]]
* Etichetarea aromelor quarcurilor, cum ar fi [[B-etichetare|etichetarea B]], este un exemplu de [[Identificarea particulelor|identificare a particulelor]] în fizica experimentală a particulelor.

== Note ==
<references />

== Bibliografie ==
* [https://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/0906/0906.1271v2.pdf Lecții de fizică a particulelor] Luis Anchordoqui și {{Ill-wd|Q20942818|3=Francis Halzen}}, Universitatea din Wisconsin, 18 decembrie 2009

== Legături externe ==
{{Portal|Fizică}}
* [http://pdg.lbl.gov/ Grupul de date despre particule.]

{{Control de autoritate}}
[[Categorie:Legi de conservare]]
[[Categorie:Cromodinamică cuantică]]
[[Categorie:Modelul Standard]]
[[Categorie:Mărimi fizice]]