Hyperon

Hiperonii  sunt o familie de particule elementare, barioni , care conțin cel puțin un s -quark , dar care nu conțin quarci mai grei ( c și b ) [1] . Astfel, toți hiperonii au o ciudățenie diferită de zero , dar farmec și farmec zero .

Proprietățile hiperonilor

Toți hiperonii cunoscuți sunt formați din trei quarci și (ca toți barionii) sunt fermioni . Aceasta înseamnă că au un spin de jumătate întreg și se supun statisticilor Fermi-Dirac . Toți interacționează prin interacțiunea puternică , adică sunt hadroni . Sunt alcătuiți din trei cuarcuri ușoare , dintre care cel puțin unul este un cuarc s , făcându-i barioni ciudați . Hiperonii din starea de bază (neexcitată) se descompun direct sau indirect într-un proton sau neutron și unul sau mai mulți mezoni într-un timp, de regulă, aproximativ 10 -10 secunde (cu excepția hiperonului Σ 0 , care se descompune în 7,4 ). 10 −20 s ) .

Hiperonii au fost descoperiți în raze cosmice în 1947 de către Butler și Rochester, dar existența lor a fost dovedită abia în 1951 [2] . Particulele detectate ( hiperoni lambda ) au fost numite particule lambda, deoarece în cele mai multe cazuri s-au degradat într-un proton și un pion încărcat, care a format o „furcătură” asemănătoare cu litera Λ pe imaginile pistei (urma hiperonului în sine nu era vizibilă, deoarece hiperonul lambda este neutru, în timp ce se observă doar urme de particule încărcate). Interacțiunea protonului cu nucleul în care s-a născut particula a fost observată în imagine, dar înainte de dezintegrare, particula neutră a reușit să parcurgă o distanță suficientă, astfel încât „furculița” de dezintegrare să nu coincidă cu punctul de naștere. Aceasta a însemnat că noua particulă a trăit destul de mult timp ( 2,6⋅10 -10 s ) conform standardelor microlumii. Lucrul ciudat a fost că particula a participat la interacțiuni puternice (acest lucru a fost evident din reacțiile în care s-a născut) și, în consecință, durata de viață ar fi trebuit să fie foarte scurtă ( <10 -20 s ). Durata de viață paradoxal de lungă a majorității hiperonilor se datorează faptului că decăderea stărilor lor fundamentale are loc numai prin interacțiuni slabe, deoarece, după cum s-a dovedit mai târziu, interacțiunile puternice și electromagnetice nu schimbă ciudățenia  - un nou număr cuantic care a fost introdus tocmai pentru a explica comportamentul neobișnuit al hiperonilor și K -mezonilor (aceștia din urmă conțin și s -quarks).

Clasificarea hiperonilor

Modelul cuarcilor introduce o clasificare pentru hiperoni.

Hiperonii cu un s -quark sunt notați cu literele grecești Λ ( isospin 0, sarcină electrică 0) și Σ (izospin 1, sarcină −1, 0, +1). Compoziția hiperonilor lambda și sigma include, de asemenea, doi cuarcuri ușoare ( u - și d - ) în combinații diferite.

Hiperonii cu doi s - quarks sunt notați cu litera Ξ . Hiperonii Xi conțin, de asemenea, un cuarc u - sau d - și au isospin 1/2 și, respectiv, sarcină 0 sau -1.

Hiperonii care conțin trei s - quarks sunt notați cu litera Ω . Hiperonii Omega au isospin zero și o sarcină de -1.

Antihiperonii poartă numere cuantice reciproce. Trebuie remarcat că Σ − și Σ + nu sunt antiparticule una față de cealaltă, ceea ce poate fi văzut cel puțin din compoziția lor de quarci ( dds și , respectiv, uus ). Hiperonii neutri ( Λ 0 , Σ 0 , Ξ 0 ) nu sunt particule cu adevărat neutre (adică nu sunt antiparticule faţă de ei înşişi); deci, pe lângă hiperonul lambda-zero, care se descompună cel mai adesea într-un proton și un pion negativ , există un hiperon anti-lambda-zero ( Λ 0 ), care de obicei se descompun într-un antiproton și un pion pozitiv.

Durata de viață a aproape tuturor stărilor fundamentale ale hiperonilor este de aproximativ 10 -10 s . Excepția este Σ 0 , care suferă dezintegrare electromagnetică Σ 0  → Λ 0  +  γ în 7,4⋅10 −20 s ; această dezintegrare nu schimbă ciudățenia și, prin urmare, este permisă, în timp ce alte dezintegrari electromagnetice de hiperon sunt suprimate prin conservarea ciudățeniei în interacțiunile electromagnetice și puternice. Pe lângă principalele stări de lungă durată, există stări excitate (așa-numitele rezonanțe ), a căror durată de viață este de 10 −22 -10 −24 s . Astfel de stări excitate ale hiperonilor sunt desemnate ca fiind principalele cu adăugarea masei lor aproximative între paranteze (rotunjite în incremente de 5 MeV ), de exemplu: Σ (1385) - denotă o stare excitată a sigma-minus-hiperon cu o masă de 1382,8 MeV .

Ω − -hiperonul are o ciudățenie −3, prin urmare, în procesul descompunerii sale slabe într-un proton sau neutron, are loc o schimbare multiplă a aromei . O astfel de dezintegrare în trei etape a fost observată într-un experiment cu raze cosmice , dar până când alți Ω− nu au fost produse și studiate de către acceleratorii de particule , modelul SU(3) al lui Murray Gell-Mann (numit uneori Calea de opt ori ) nu a fost confirmat concludent.

Cercetare Hyperon

Primele studii asupra hiperonilor au fost efectuate în anii 1950 și i-au determinat pe fizicieni să creeze o clasificare organizată a particulelor elementare. În prezent, cercetările în acest domeniu se desfășoară în multe laboratoare din întreaga lume, inclusiv CERN , Fermilab , SLAC , JLAB , BNL , KEK și altele. Există căutări pentru încălcarea CP , măsurători de spin , studii de stări excitate (numite în mod obișnuit spectroscopie ) și căutări pentru stări exotice, cum ar fi pentaquarcii .

Vezi și

Note

  1. ↑ Cel mai greu, t -quark , după cum știți, nu poate face parte din particule, deoarece durata sa de viață este prea scurtă pentru a se forma stări legate.
  2. ↑ Armenteros R., Barker KH, Butler CC, Cachon A., Chapman AH Decay of V-Particles   // Nature . - 1951. - Vol. 167 , nr. 4248 . - P. 501-503 . - doi : 10.1038/167501a0 .
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice