Si los mesones fueran estables, ¿podrían formar átomos?

Como mencionó Anna, existen modelos que no son de quarks que aclaran los hadrones exóticos. En principio, están permitidos en Quantum Chromodynamics (QCD). Los modelos que no son de quarks predicen

1. Mesones híbridos: incluye par de quarks antiquarks y gluones.

2. Glueballs : Los gluones son sus propios estados ligados.

3. Hadrones exóticos como en la figura a continuación

que intercambian piones a bajas energías (un par de escala GeV) y pueden formar un nuevo estado ligado de multiquarks como un$DD$molécula.$D$mesón es uno de los mesones más ligeros que es muy inestable . Es el tiempo medio de vida sobre ~$10^{-15} s$.

Por encima de estos umbrales, se esperan algunos hadrones exóticos que no contribuyen al modelo de quarks.

Grandes experimentos como LCHb, CMS en LHC, están tratando de resolver este rompecabezas. Y hasta ahora, observaron X(3872) , Z(4430), Y(4140) que son candidatos a hadrones exóticos. No encajaban en el modelo de quarks porque tienen un ancho estrecho inesperado y también proporciones de ramificación improbables. Se espera que estas nuevas partículas tengan una forma que no sea un quark, como hadrones exóticos de múltiples quarks. El análisis de estas partículas aún está en curso.

El quid de la cuestión es que no hay mesones estables que posiblemente puedan formar estados unidos por la fuerza fuerte, como lo está el núcleo. Dentro del núcleo existen mesones virtuales, es decir, descritos como piones, etc., pero no en la capa de masa.

En gran medida, la fuerza nuclear puede entenderse en términos del intercambio de mesones ligeros virtuales, como los piones virtuales, así como dos tipos de mesones virtuales con espín (mesones vectoriales), los mesones rho y los mesones omega. Los mesones vectoriales explican la dependencia del espín de la fuerza nuclear en esta imagen de "mesones virtuales".

Es cierto que el neutrón también es inestable fuera del núcleo, decayendo con la fuerza débil. Pero no han aparecido núcleos mesónicos estables en los experimentos de dispersión. La dispersión de protones pión, por ejemplo, produce resonancias que son incluso más inestables que el pión. No hay modelos dentro del modelo estándar que formen un núcleo de solo mesones y sugieran experimentos que puedan probar esto.

En contraste, las partículas de larga vida, aunque se descomponen a través de la interacción débil, forman átomos exóticos , que reemplazan a los electrones en el pozo de potencial de un núcleo, por ejemplo, el átomo muónico.

En un átomo muónico (también llamado átomo mu-mésico), un electrón es reemplazado por un muón, que, como el electrón, es un leptón. Dado que los leptones solo son sensibles a las fuerzas débiles, electromagnéticas y gravitatorias, los átomos muónicos se rigen con una precisión muy alta por la interacción electromagnética.

Existen también átomos hadrónicos:

Un átomo hadrónico es un átomo en el que uno o más de los electrones orbitales son reemplazados por un hadrón cargado. Los posibles hadrones incluyen mesones como el pión o el kaón, que dan lugar a un átomo mesónico; antiprotones, dando un átomo antiprotónico; y la partícula Σ−, produciendo un átomo Σ− o sigmaónico

Todos estos no son estables, debido a la inestabilidad inherente del sustituto del electrón.

Aquí hay un estudio de un estado de pionio hipotético , un estado ligado a p+pi, la terminología significa los piones ligados por la fuerza electromagnética, similar al positronio. Uno necesita una biblioteca, pero como no hay seguimientos en Google, probablemente sea una especulación teórica única.