В чем принципиальное отличие резонанса от частицы?

Резонанс (в смысле физики элементарных частиц или связанной с ней физики) и нестабильная частица — это одно и то же. Объект имеет некоторую комплексную массу, и мнимая часть определяет ширину распада (и скорость распада). Но эти два термина описывают разные аспекты одного и того же.

«Частица» относится к объекту, типу частиц (в случае вашего URL-адреса это составные частицы, т.е. связанные состояния, часто возбужденные состояния) и ко всем мыслимым свойствам, которыми он может обладать, и процессам, которым он может подвергаться.

С другой стороны, «резонанс» описывает только один конкретный аспект объекта (частицы) и соответствующий метод его обнаружения, а именно его способность создавать локальный пик («выпуклость») на графике креста. сечение как функция энергии. Обычно это поперечное сечение процесса с частицей в начальном состоянии и двухчастичным или многочастичным состоянием в конечном состоянии, или наоборот.

Поперечное сечение увеличивается, когда «энергия подходит» для производства (или получения) частицы определенной массы. Локальный пик имеет ту же математическую причину, что и резонансы в любой точке физики — например, когда радио усиливает сигнал на заданной частоте. Когда частота (или энергия, и$E=hf$) правильно, плюс минус ширина, сила (или, в квантовой механике, вероятность) процесса намного выше.

Когда мы видим такую ​​«шишку», мы можем обнаружить новую частицу. Именно так в 2012 году был открыт бозон Хиггса, а также многие другие частицы до Хиггса. Реальная нестабильная частица, например, бозон Хиггса, может также участвовать во многих других процессах, которые нельзя описать как простой резонанс. Он может образовываться, например, вместе с Z-бозоном и/или другими частицами, и в этих более сложных процессах бозон Хиггса уже не является «резонансом».

Это следует читать вместе с ответом Любоша

Группа данных о частицах собрала множество поперечных сечений в этой статье , откуда я скопировал конкретный график, рис. 49.5.

Синяя часть — это резонансы, обнаруженные в шестидесятых годах, и они типичны для других резонансов в сечениях рассеяния. Это рассеяние$e^+e^-$, а также после идентификации продуктов распада в спектре инвариантных масс продуктов распада. Термин «резонанс» заимствован из резонансов классической физики, где, например, акустические амплитуды становятся высокими при резонансе. Поперечные сечения стали большими в этом конкретном центре масс энергии. Обратите внимание на ширину, в отличие от красных пиков. Когда$J/\psi$оказалось, что простые физики ожидали ширины, сравнимой с$\phi$в лучшем случае, а острота резонанса стала неожиданностью и полностью подтвердила кварковую модель. Он состоял не из заурядных кварков, таких как голубые резонансы, а из нового кварка — очарования. То же самое и с$\Upsilon$и красивый кварк, завершивший кварковую модель.

Если вы посмотрите на таблицу элементарных частиц, ни один из резонансов из$\Upsilon$и ниже существуют там, потому что эти резонансы состоят из кварков. Однако, продолжая переход к более высоким энергиям, мы натыкаемся на Z-бозон , который является элементарной частицей и резонирует в$e^+e^-$эксперименте по рассеянию, но и распадается на множество других элементарных частиц.

Так, в том же эксперименте$e^+e^-$рассеяния с увеличением энергии центра масс (или инвариантной массы для графиков LHC) мы имеем резонансы, которые представляют собой композиты кварков и антикварков, с одной стороны, и элементарных частиц, с другой.