¿Cuál es el espín máximo de una partícula? (Tanto teórica como observada)

Una respuesta parcial. Hablemos de hadrones. En el experimento, ¿cómo se descubren nuevos hadrones? Examinan la masa invariable de una cierta combinación de productos de descomposición y buscan picos en esta distribución, empleando distribuciones angulares para medir el giro. Para reclamar de manera confiable un nuevo estado en un conjunto de datos de tamaño moderado, lo ideal sería ver un pico de masa razonablemente estrecho, que no se superponga con otros estados (es decir, sin grandes efectos de interferencia).

Sabemos que para los hadrones convencionales (mesones y bariones, sin hablar de núcleos aquí), cuanto mayor es su espín, mayor es su masa (cifra tomada de aquí ):

Cuanto mayor sea la masa, más canales de desintegración estarán disponibles para un hadrón. En una aproximación de orden 0, las resonancias de alta masa son menos estables y, por lo tanto, más amplias que las resonancias de baja masa. (Esto no siempre es cierto debido a las leyes de conservación que pueden prohibir ciertas desintegraciones dependiendo de los números cuánticos de un estado dado). Además, cuanto mayor es la masa, menor es la sección transversal para producir un estado dado en colisiones hadrónicas o experimentos con objetivos fijos (una vez más, estoy simplificando un poco aquí).

Efectivamente, la mayoría de los estados de un giro alto tienen una gran anchura, pero una sección transversal de baja producción, lo que hace que la tarea de su separación del fondo sea bastante difícil. Y, filosóficamente, ¿llamamos a algo 'un hadrón' si su vida útil es más corta que la escala de tiempo característica de una interacción fuerte?

Para los hadrones hechos exclusivamente de quarks ligeros, hay una gran cantidad de datos de cientos de experimentos y estados hasta spin-6 (para mesones) como$f_6(2510)$y spin-15/2 (para bariones) como$\Delta(2950)$, están establecidos. Hay algunos rumores sobre los mesones spin-7 .

Un punto importante es que en el modelo de quarks, a menudo es posible interpretar estos estados como estados convencionales de mesones/bariones o como hadrones exóticos (tetraquarks, pentaquarks, bolas de pegamento, etc.).

Una vez que agregamos quarks más pesados, el conocimiento experimental está menos desarrollado. Para hadrones extraños, las tablas PDG conocen un spin-5$K^*_5(2380)$mesón y spin-9/2$\Lambda(2350)$barión. Para el charmonium, el recientemente descubierto$\psi_3(3842)$(espín 3) es el estado de mayor espín conocido; sin embargo, al ser exactamente preciso, su espín no se midió sino que se "adivinó" a partir de sus propiedades.

Una partícula de hierro completamente magnetizada tiene espín$S \approx N_A \frac{5}{2} h$. Estos grandes cristales individuales de Fe pueden estar disponibles comercialmente. Tenga en cuenta que un cristal de Fe puede verse como un compuesto de partículas elementales.

Sin embargo, seguramente no buscabas esta respuesta.