Адрон

Във физиката на елементарните частици най-общото определение за адрон е частица, която взаимодейства силно. Такива са всички фундаментални частици (протон, неутрон и други), които имат структура. Адроните се разделят на два основни класа: мезони и бариони. Всички те са изградени от кварки, но се различават по вида и броя им. Кварките в адроните се свързват чрез обмен на глуони.

Например:

Мезоните са изградени от кварк и антикварк ( $q{\bar {q}}$ ), така че спинът на мезоните може да бъде кратен на цяло число ћ (бозони): $0,1,2,...$ . Най-добре познатият и най-лекият от мезоните е пионът ( $\pi ^{0},\pi ^{\pm }$ ). Той се състои от горен u и долен d кварки. Барионите са трикваркови структури ( ${\bar {q}}{\bar {q}}{\bar {q}}$ ) или ( $qqq$ ), така че сумарният спин остава кратен на $1/2$ . Така барионите попадат в класа на фермионите. Най-стабилният и най-отдавна познат на хората барион е протонът.

Теорията, която описва образуването на адроните от цветни кварки и глуони и техните взаимодействия е част от Стандартния модел и се нарича квантова хромодинамика (от хромос, гр. „цвят“). Тя е създадена в началото на 70-те години въз основа на експериментите по дълбоко нееластично разсейване, проведени в края на 60-те години. Адроните се делят на бариони и мезони:

Тези които съдържат 3 кварка се наричат бариони и имат полуцял спин. Типични представители са протонът p и неутронът n, които имат маса съответно 0,938 и 0,940 GeV. От тях са изградени атомните ядра.
Тези, които съдържат кварк и антикварк, са с цял спин и се наричат мезони. Типичен представител са π мезоните, които играят важна роля при описание на силите, които действуват в атомните ядра.
Предполага се съществуването на адрони изградени изцяло от глуони или с екзотичен брой кварки (напр.5). Експерименталните сигнали за тях за сега са неясни. Основната причина за това е че те са нестабилни и живеят много кратко време.
Известни са над 900 адрона. Всички, с изключение на протона, когато са на свобода са нестабилни и се разпадат. Разпадът може да се дължи на силни, електромагнитни или слаби взаимодействия. Адроните, които се разпадат поради слаби взаимодействия живеят милиони пъти по-дълго от тези, които се разпадат поради силни такива. Затова понякога те също се разглежадат като стабилни, от гледна точка на силните взаимодействия.
Масата на адроните не се дължи на масата на кварките от които те са изградени, а на специфично свойство на силните взаимодействия, наречено спонтанно нарушение на хиралната симетрия. Така например, протонът и неутронът са около 500 пъти по-тежки от съставящите ги 3 кварка. През 2002 г. в ускорителя RHIC, САЩ, чрез челно сблъскване на тежки ядра, движещи се почти със скоростта на светлината, беше получено ново състояние на материята — кварк-глуонна плазма в което, поради високата температура, адроните се „разтапят“ на съставляващите ги кварки и глуони, при това цветните заряди вече не са удържани на малки разстояния, а хиралната симетрия е възстановена и адроните (ако се появят в плазмата) имат малка маса. Размерите на областта с кварк-глуонна плазма са много малки (от 3 до 10)х10^-15 метра а времето на живот (от 1 до 3)х10^-22 секунди.