Существуют ли барионы, имеющие комбинации кварк-антикварк?

Нет, трехкварковый барион нельзя сделать из двух кварков и одного антикварка (и наоборот), так как это обязательно дало бы частице цвет.

Каждый кварк несет один из трех цветов (красный, синий, зеленый), а каждый антикварк соответственно несет антицвет. Цвет является аддитивной величиной при построении частицы, и результат должен быть нейтральным по цвету, т. е. он либо состоит из, например, красного + антикрасного, либо красного + синего + зеленого кварков. Хотя мы не можем наблюдать «цвет» составляющих частицы напрямую (поскольку все наблюдаемые частицы должны быть нейтральными по цвету), мы можем косвенно измерить его влияние через определенные сечения.

При этом мы теперь можем ясно видеть, что мы не можем построить частицы из двух кварков и одного антикварка, поскольку любая возможная комбинация не будет нейтральной по цвету. Следовательно, цветовая нейтральность запрещает наблюдаемые трехкварковые частицы, состоящие из кварков и антикварков.

Однако пента-кварки могут и должны содержать кварки и антикварки, как упоминалось в предыдущем ответе .

Пентакварки содержат три кварка и пару кварк-антикварк, и они являются барионами, поскольку барионы определяются как имеющие нечетное число валентных кварков.

Да, есть несколько чудаковатых барионов, содержащих четыре кварка и один антикварк. Их называют пентакварками. Их можно представить себе как барион с тремя кварками плюс мезон с парой кварк-антикварк, но прилипшие друг к другу больше, чем следовало бы. Лишь немногие адроны живут дольше крошечной доли секунды, и только протон и нейтрон живут дольше одной секунды. «Липкие» барион-мезонные комбинации обнаруживаются путем анализа данных рассеяния на крупных ускорителях частиц.

Известные пентакварки:$P_c(4450)^+$,$P_c(4380)^+$([CERN 2015][1], [Arxiv paper][2]) и$P_c(4312)^+$([CERN 2019][3]) - о, но подождите, 4450, кажется, действительно представляет собой два пика пенкварка, близкие по массе - 4440 и 4457. [CERN][4] Кстати, нижний индекс 'c' указывает на то, что один из составляющие кварки - это ac (очарованный) кварк.

Есть тетракварк — два кварка и два антикварка в одном мешке — с массой 4430, названный$Z(4430)^+$(ничего общего с Z-бозоном). [CERN] [5] Можно ли это описать как два мезона, «липких» друг к другу, или лучше описать как более сплоченную группу из четырех маленьких жуков?

Другой возможный экзотический адрон состоит из шести слипшихся кварков. Это «дибарион». Когда я был студентом-физиком, я работал с доктором Йокосава в Аргоннской национальной лаборатории над поиском выпуклостей в поляризованном протон-протонном рассеянии. Это был интересный опыт. В последний раз, когда я проверял литературу, было [найдено только одно] [6], которое выдержало анализ, но всегда есть кандидаты из-за необъяснимых колебаний на графиках зависимости поперечного сечения от энергии. Обычно они оказываются чем-то менее экзотическим. Интересно, но поскольку антикварки здесь не задействованы, не беда!

[1]: https://home.cern/news/press-release/cern/cerns-lhcb-experiment-reports-observation-exotic-pentaquark-particles Эксперимент ЦЕРН LHCb сообщает о наблюдении экзотических пентакварковых частиц (14 ИЮЛЯ 2015 г.)

[2]: https://arxiv.org/abs/1507.03414 Наблюдение резонансов J/ψp, согласующихся с состояниями пентакварков в распадах Λ0b→J/ψK−p (коллаборация LHCb)

[3]: https://home.cern/news/news/physics/lhcb-experiment-discovers-new-pentaquark Эксперимент LHCb обнаружил новый пентакварк

[4]: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/Welcome.html#Pentaq 26 марта 2019 г.: Наблюдение новых пентакварков.

[5]: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/Welcome.html#Z%284430%29 9 апреля 2014 г.: Однозначное наблюдение экзотической частицы, которую невозможно классифицировать в рамках традиционной кварковой модели. .

[6]: https://arxiv.org/abs/1610.05591 Об истории дибарионов и их окончательном наблюдении, Х. Клемент.