TL; DR No, todos los mesones consisten en un quark y un antiquark. Pero esta es una pregunta complicada de responder: la estructura del mesón es un problema no perturbador y no puede resolverse exactamente. Así también, sí.
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El número total de quark siempre es cero para cualquier mesón: y hay un sentido en el que se puede decir que algunos mesones al menos consisten en un solo quark y solo un antiquark, para ciertos fines.
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Estos se llaman quarks de valencia y antiquarks de valencia, o, a veces, “quarks constituyentes” por convención. Como regla general, las funciones de onda construidas utilizando solo quarks de valencia obtienen las propiedades más básicas de los mesones correctamente, como el giro, la paridad y la conservación de la carga. No se observan resonancias de mesones con números cuánticos exóticos que sugieran un contenido de quark de valencia como [math] qq \ bar q \ bar q [/ math].
Pero, de hecho, la estructura del mesón real es a menudo mucho más complicada de lo que indica esa simple descripción.
Resolver una función de onda de mesón es un problema no perturbativo en la cromodinámica cuántica y simplemente no se puede hacer exactamente. De hecho, aún no se puede hacer con mucha precisión, incluso con las mejores simulaciones numéricas posibles de cromodinámica cuántica realizadas con quarks de masa finita, utilizando las redes informáticas más grandes posibles utilizando las computadoras de propósito especial más rápidas para hacer cálculos reticulares de QCD.
A pesar de eso, te daré la mejor respuesta que pueda.
Lo que se hace es hacer modelos que uno espera capturar la física básica de los estados unidos. Uno de estos modelos, que es uno de los primeros en proponerse, se llama modelo de bolsa MIT.
Se basa en el hecho aparente de que los quarks están confinados dentro de las camisetas de color por las fuerzas de intercambio de gluones entre ellos: coloca a los quarks dentro de una bolsa en la que pueden moverse libremente, pero los obliga a reflejarse en la superficie de la bolsa. Los quarks y antiquarks satisfacen una ecuación de Dirac libre dentro de una bolsa esférica de tamaño fijo en la versión más simple, y se reflejan en la superficie de la bolsa. Además, para simular el confinamiento, la energía del estado del mesón aumenta para aumentar el volumen de la bolsa. Pero la energía cinética de los quarks que se encuentra al resolver la ecuación de Dirac disminuirá a medida que la bolsa se expande, lo que lleva a un tamaño de la bolsa en el que la energía es mínima. Esto proporciona la masa del estado fundamental del mesón, y también predecirá un conjunto de estados excitados. Se pueden hacer varias correcciones y adiciones al modelo básico.
El resultado final es que el modelo tiene bastante éxito al describir al menos las masas y los números cuánticos de algunas de las resonancias mesónicas y bariónicas bajas, pero también falla espectacularmente con otras. ¡No obtienes una imagen completamente precisa de todas las resonancias y sus estados excitados de esta manera!
El principal fallo del modelo de bolsa MIT está en el llamado octeto de mesón pseudoescalar: que incluye el pión, el kaon y también los mesones eta y eta prime.
Estos mesones tienen una masa demasiado alta en el modelo de bolsa MIT, una vez que los parámetros (hay cuatro en la versión más simple) del modelo se establecen ajustando las masas de algunos de los mesones conocidos.
La razón es que se sabe que los mesones del octeto pseudoescalar son bosones Goldstone aproximados de la simetría quiral [matemática] U (3) \ veces U (3) [/ matemática] rota asociada con el sector del quark ligero (u, d, s) de QCD.
El resultado es que estos mesones necesitan contribuciones considerables de los componentes de quark y antiquark de orden superior en sus funciones de onda para dar una descripción precisa de su estructura: necesitan términos como [matemáticas] q \ bar q, \, qq \ bar q \ bar q, \, \ cdots \, [/ math] en sus funciones de onda, también. Pero estos componentes se distinguen de los quarks de valencia y generalmente se llaman quarks de mar.
Una función de onda de mesón realista generalmente contendrá componentes que tienen muchos quarks y muchos antiquarks, y también puede haber gluones involucrados, todo lo cual hace que la construcción de modelos realistas de estructura de mesones se convierta en un negocio muy complicado.
