Un mesón de vida corta compuesto por un quark encanto y su antiquark, estudiado mediante sus decaimientos raros.El mesón η_c (eta-c) es un estado de charmonio, lo que significa que está compuesto por un quark encanto y su antiquark, al igual que el J/ψ, pero con números cuánticos diferentes. Específicamente, el η_c es el estado fundamental de espín singlete del charmonio, con espín 0 y paridad negativa, mientras que el J/ψ es el estado de espín triplete con espín 1. El η_c es una partícula de vida corta, con una vida media de aproximadamente 2×10⁻²³ segundos, que decae predominantemente mediante la fuerza fuerte en hadrones más ligeros. Sus decaimientos raros, como el que produce dos fotones, son de particular interés porque proceden mediante interacciones electromagnéticas y pueden calcularse con alta precisión en el Modelo Estándar, lo que los convierte en sondas sensibles para nueva física.
El η_c fue observado por primera vez en 1980 en los laboratorios SLAC y DESY, tras el descubrimiento del J/ψ. Su identificación formó parte de la exploración sistemática de los estados de charmonio predichos por el modelo de quarks.
El η_c se produce en colisiones de partículas, a menudo mediante el decaimiento de estados de charmonio más pesados como el ψ(2S) o en decaimientos de mesones B. Sus decaimientos se reconstruyen detectando las partículas del estado final, como pares de fotones o chorros hadrónicos. La fracción de desintegración para η_c → γγ (dos fotones) está predicha por el Modelo Estándar en torno a 2,45 por cada 10.000, y medir esta tasa con precisión pone a prueba nuestra comprensión de los estados ligados de quark-antiquark y el papel de la fuerza fuerte. Cualquier desviación significativa del valor predicho podría indicar contribuciones de nuevas partículas o interacciones.
El η_c se utiliza en pruebas de precisión de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría de la fuerza fuerte, y en búsquedas de física más allá del Modelo Estándar, particularmente en experimentos en fábricas de B como Belle II y LHCb.
Al η_c a veces se le llama el 'estado fundamental del charmonio' porque es el estado ligado de menor energía de un quark encanto y su antiquark, aunque es más masivo que el J/ψ debido a su diferente configuración de espín.


