Hyperon

A hiperonok  elemi részecskék, barionok családja , amelyek legalább egy s - kvarkot tartalmaznak, de nem tartalmaznak nehezebb kvarkokat ( c és b ) [1] . Így minden hiperonnak van nem nulla furcsasága , de nulla varázsa és varázsa .

A hiperonok tulajdonságai

Minden ismert hiperon három kvarkból áll, és (mint minden barion) fermion . Ez azt jelenti, hogy fél egész számot pörögnek , és engedelmeskednek a Fermi-Dirac statisztikának . Mindegyikük erős interakción keresztül lép kölcsönhatásba , vagyis hadronok . Három könnyű kvarkból állnak , amelyek közül legalább az egyik s kvark, így furcsa barionokká válnak . Az alapállapotú (gerjesztetlen) hiperonok közvetlenül vagy közvetve protonná vagy neutronná és egy vagy több mezonná bomlanak le egy idő alatt, általában körülbelül 10-10 másodperc alatt (kivéve a Σ 0 -hiperont, amely 7,4 alatt bomlik le) 10–20 s ) .

A hiperonokat Butler és Rochester 1947-ben fedezte fel a kozmikus sugarakban , de létezésüket csak 1951-ben bizonyították [2] . A detektált részecskéket ( lambda-hiperonokat ) lambda-részecskéknek nevezték, mivel a legtöbb esetben protonná és töltött pionná bomlottak, amelyek a pályaképeken Λ betűhöz hasonló „villát” képeztek (maga a hiperon nyomvonala nem volt látható, mivel a lambda hiperon semleges, miközben csak töltött részecskék nyomai figyelhetők meg). A képen megfigyelhető volt a proton kölcsönhatása azzal az atommaggal, amelyben a részecske született, de a bomlás előtt a semleges részecske elegendő távolságot tudott megtenni ahhoz, hogy a bomlási „villa” ne essen egybe a születési ponttal. Ez azt jelentette, hogy az új részecske elég hosszú ideig ( 2,6⋅10 −10 s ) élt a mikrovilág mércéi szerint. A furcsa az volt, hogy a részecske erős kölcsönhatásokban vett részt (ez nyilvánvaló volt azokból a reakciókból, amelyekben megszületett), következésképpen élettartamának nagyon rövidnek kellett lennie ( <10-20 s ) . A legtöbb hiperon paradoxan hosszú élettartama annak tudható be, hogy alapállapotuk lebomlása csak gyenge kölcsönhatások révén megy végbe, hiszen, mint később kiderült, az erős és elektromágneses kölcsönhatások nem változtatnak furcsaságon  – ez egy új kvantumszám, amelyet pontosan bevezettek. a hiperonok és a K -mezonok szokatlan viselkedésének magyarázatára (ez utóbbiak s -kvarkokat is tartalmaznak).

A hiperonok osztályozása

A kvark modell bevezeti a hiperonok osztályozását.

Az egy s -kvarkkal rendelkező hiperonokat a görög Λ ( izospin 0, elektromos töltés 0) és Σ (1 izospin, töltés −1, 0, +1) betűkkel jelöljük. A lambda és szigma hiperonok összetétele két fénykvarkot ( u - és d - ) is tartalmaz különböző kombinációkban.

A két s - kvarkkal rendelkező hiperonokat Ξ betűvel jelöljük . A Xi-hiperonok egy u - vagy d - kvarkot is tartalmaznak, és izospin 1/2, töltésük 0 vagy -1.

A három s - kvarkot tartalmazó hiperonokat Ω betűvel jelöljük . Az Omega-hiperonok izospinje nulla, töltésük pedig –1.

Az antihiperonok reciprok kvantumszámokat hordoznak. Megjegyzendő, hogy Σ − és Σ + nem antirészecskék egymáshoz képest, ami legalábbis a kvark összetételükből látható ( dds és uus ). A semleges hiperonok ( Λ 0 , Σ 0 , Ξ 0 ) nem igazán semleges részecskék (vagyis önmaguknak nem antirészecskéi); tehát a lambda-nulla-hiperonon kívül, amely leggyakrabban protonná és negatív pionná bomlik , létezik egy anti-lambda-nulla-hiperon ( Λ 0 ), amely általában antiprotonná és pozitív pionná bomlik.

A hiperonok szinte valamennyi alapállapotának élettartama körülbelül 10-10 s . A kivétel a Σ 0 , amely 7,4⋅10 -20 s alatt Σ 0  → Λ 0  +  γ elektromágneses csillapításon megy keresztül ; ez a bomlás nem változtatja meg a furcsaságot, ezért megengedett, míg a többi elektromágneses hiperon-bomlást elnyomja az elektromágneses és erős kölcsönhatások furcsaságának konzerválása. A főbb hosszú élettartamú állapotok mellett léteznek gerjesztett állapotok (ún. rezonanciák ), amelyek élettartama 10 -22 -10 -24 s . A hiperonok ilyen gerjesztett állapotait főként jelöljük meg hozzávetőleges tömegük zárójelben történő hozzáadásával ( 5 MeV -os lépésekben kerekítve ), például: Σ (1385) - a szigma-mínusz-hiperon gerjesztett állapotát jelöli tömeggel. 1382,8 MeV .

Az Ω − -hiperonnak van furcsasága −3, ezért gyenge protonná vagy neutronná bomlása során többszörös ízváltozás következik be . Egy ilyen háromlépcsős bomlást megfigyeltek egy kozmikus sugárkísérletben , de amíg más Ω - okat nem generáltak és részecskegyorsítókkal nem vizsgáltak , Murray Gell-Mann SU(3) modelljét (amit néha Nyolcszoros útnak is neveznek ) nem vizsgálták. végérvényesen megerősítve.

Hyperon kutatás

A hiperonokkal kapcsolatos első tanulmányokat az 1950-es években végezték, és arra késztették a fizikusokat, hogy létrehozzák az elemi részecskék szervezett osztályozását. Napjainkban a világ számos laboratóriumában végeznek kutatást ezen a területen, köztük a CERN -ben, a Fermilab -ban, a SLAC -ban, a JLAB -ban, a BNL -ben, a KEK -ben és másokban. Léteznek keresések a CP megsértésére , spinmérésekre , gerjesztett állapotvizsgálatokra (általános nevén spektroszkópiára ), valamint egzotikus állapotok, például pentakvarkok keresésére .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ A legnehezebb, a t - kvark , mint tudod, nem lehet részecskék része, mivel élettartama túl rövid ahhoz, hogy kötött állapotok jöjjenek létre.
  2. ↑ Armenteros R., Barker KH, Butler CC, Cachon A., Chapman AH Decay of V-Particles   // Nature . - 1951. - 1. évf. 167. sz . 4248 . - P. 501-503 . - doi : 10.1038/167501a0 .
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban