Частицы-резонансы

    Адроны состоят из двух (мезоны) или трёх (барионы) кварков. Всего известно около 500 адронов, включая античастицы. Это число формируется из примерно 150 барионов и такого же числа антибарионов, и примерно 200-х мезонов-антимезонов:

≈ 150 барионов +
≈ 150 антибарионов +
≈ 200 мезонов-антимезонов
≈ 500 адронов

   Если рассмотреть кварковый состав этого огромного числа адронов, то оказывается, что различных кварковых сочетаний оказывается всего 64 (по 20 для барионов и антибарионов и 24 для мезонов-антимезонов). У каждого из ≈ 500 адронов неизбежно встретится одна из этих базовых кварковых комбинаций. Таким образом, вся совокупность примерно 500 адронов распадается на 64 семейства с одинаковым кварковым составом.
   Внутри каждого из этих семейств адроны имеют различные массы и квантовые числа, в частности спин-чётность J^P. Адрон с наименьшей массой для данного семейства отвечает нижайшей возможной энергии соответствующей кварковой комбинации и может считаться основным состоянием этой комбинации. Все остальные члены семейства – это возбужденные состояния рассматриваемой кварковой комбинации. Спектр таких возбуждений возникает в результате реализации различных взаимных состояний кварков внутри данной кварковой комбинации. Этим различным взаимным состояниям кварков отвечают, помимо разных энергий (масс), и разные квантовые числа (спиновые, орбитальные, изоспиновые, чётность и др.). Так кварковая комбинация uud с наименьшей энергией соответствует протону. Протон – это основное состояние данной комбинации. Другие состояния этой комбинации имеют бòльшие энергии и образуют спектр возбуждений протона. Таких возбуждений у протона насчитывают около 30. Нижайшее из них Δ⁺-резонанс.
   Основные состояния кварковых комбинаций отвечают наиболее устойчивым адронам. Остальные (возбужденные состояния кварковых комбинаций) отвечают менее устойчивым адронам, испытывающим распады с образованием этих комбинаций
в более устойчивых основных состояниях. Эти распады очень быстрые, так как идут за счёт сильного взаимодействия. Время жизни адронов относительно таких распадов

τ_{сильное} = 10⁻²⁰ − 10⁻²⁴ сек.

   Адроны, отвечающие кварковым комбинациям в самых низких по энергии (основных) состояниях, также неустойчивы (кроме протона, распад которого никогда не наблюдался), но живут, как правило, значительно дольше, так как их распад в подавляющем числе случаев происходит за счёт слабого или электромагнитного взаимодействий. Времена жизни адронов относительно этих распадов следующие:

τ_{эл-магн} = 10⁻¹⁶ − 10⁻¹⁹ сек.
τ_слабое > 10⁻¹³  сек.

   Адроны, испытывающие распады за счёт сильного взаимодействия, и принято называть резонансами. Природа этого названия связана с тем, что эти адроны проявляются в виде очень широких резонансов в эффективных сечениях тех реакций, в которых они образуются.
   Связь между шириной Г резонанса и его временем жизни τ даётся соотношением неопределённости

Г∙τ = ћ.

   Ширины адронов-резонансов с учётом того, что

τ_{сильное} = 10⁻²⁰ − 10⁻²⁴ сек,

варьируются в пределах от десятков кэВ до сотен МэВ. Так экспериментальная ширина Δ⁺-резонанса (первого возбуждённого состояния протона) близка к 120 МэВ, что для времени жизни этого резонанса даёт 0,3∙10⁻²³ сек.

Итак,
1.  Резонансами называют адроны, распадающиеся за счёт сильного взаимодействия.
2. Почти 90% адронов являются резонансами.