Hyperon

Hyperonit  ovat alkeishiukkasten, baryonien perhe , joka sisältää vähintään yhden s -kvarkin , mutta eivät sisällä raskaampia kvarkeja ( c ja b ) [1] . Siten kaikilla hyperoneilla on nollasta poikkeavaa omituisuutta , mutta viehätysvoimaa ja viehätystä ei ole .

Hyperonien ominaisuudet

Kaikki tunnetut hyperonit koostuvat kolmesta kvarkista ja (kuten kaikki baryonit) ovat fermioneja . Tämä tarkoittaa, että niillä on puolikokonaisluku spin ja ne noudattavat Fermi-Diracin tilastoja . Kaikki ne ovat vuorovaikutuksessa vahvan vuorovaikutuksen kautta , eli ne ovat hadroneja . Ne koostuvat kolmesta kevyestä kvarkista , joista ainakin yksi on s - kvarkki, mikä tekee niistä outoja baryoneja . Pohjatilassa olevat (virittymättömät) hyperonit hajoavat suoraan tai epäsuorasti protoniksi tai neutroniksi ja yhdeksi tai useammaksi mesoniksi ajassa, pääsääntöisesti noin 10 −10 sekunnissa (poikkeuksena Σ 0 -hyperoni, joka hajoaa 7.4 :ssä 10–20 s ) .

Butler ja Rochester löysivät hyperonit kosmisista säteistä vuonna 1947, mutta niiden olemassaolo todistettiin vasta vuonna 1951 [2] . Havaittuja hiukkasia ( lambda-hyperoneja ) kutsuttiin lambda-hiukkasiksi, koska useimmissa tapauksissa ne hajosivat protoniksi ja varautuneeksi pioniksi, jotka muodostivat raitakuvissa Λ-kirjainta muistuttavan "haarukan" (itse hyperonin jälkeä ei näkynyt, koska lambda-hyperoni on neutraali, kun taas havaitaan vain varautuneiden hiukkasten jälkiä). Kuvassa havaittiin protonin vuorovaikutus ytimen kanssa, jossa hiukkanen syntyi, mutta ennen hajoamista neutraali hiukkanen onnistui kulkemaan riittävän matkan, jotta hajoamis"haarukka" ei osunut syntymäpisteeseen. Tämä tarkoitti sitä, että uusi hiukkanen eli melko pitkän ajan ( 2,6⋅10 −10 s ) mikromaailman standardien mukaan. Outoa oli, että hiukkanen osallistui voimakkaisiin vuorovaikutuksiin (tämä kävi ilmi reaktioista, joissa se syntyi), ja näin ollen sen eliniän olisi pitänyt olla hyvin lyhyt ( <10 −20 s ). Useimpien hyperonien paradoksaalisen pitkä käyttöikä johtuu siitä, että niiden perustilojen hajoaminen tapahtuu vain heikkojen vuorovaikutusten kautta, koska, kuten myöhemmin kävi ilmi, vahvat ja sähkömagneettiset vuorovaikutukset eivät muuta outoutta  - uusi kvanttiluku, joka otettiin käyttöön juuri selittämään hyperonien ja K -mesonien (jälkimmäiset sisältävät myös s -kvarkeja) epätavallista käyttäytymistä.

Hyperonien luokitus

Kvarkkimalli ottaa käyttöön hyperonien luokituksen.

Hyperoneja, joissa on yksi s -kvarkki, merkitään kreikkalaisilla kirjaimilla Λ ( isospin 0, sähkövaraus 0) ja Σ (isospin 1, varaus −1, 0, +1). Lambda- ja sigmahyperonien koostumukseen kuuluu myös kaksi valokvarkkia ( u - ja d - ) eri yhdistelmissä.

Hyperonit, joissa on kaksi s - kvarkkia, on merkitty kirjaimella Ξ . Xi-hyperonit sisältävät myös yhden u - tai d - kvarkin ja niillä on isospin 1/2 ja varaus 0 tai -1.

Hyperonit, joissa on kolme s - kvarkkia, on merkitty kirjaimella Ω . Omega-hyperoneilla on nolla isospin ja varaus -1.

Antihyperonit kantavat vastavuoroisia kvanttilukuja. On huomattava, että Σ − ja Σ + eivät ole antihiukkasia toistensa suhteen, mikä näkyy ainakin niiden kvarkkikoostumuksesta ( dds ja uus ). Neutraalit hyperonit ( Λ 0 , Σ 0 , Ξ 0 ) eivät ole todella neutraaleja hiukkasia (eli eivät antihiukkasia itselleen); joten useimmiten protoniksi ja negatiiviseksi pioniksi hajoavan lambda-nolla-hyperonin lisäksi on anti-lambda-nolla-hyperoni ( Λ 0 ), joka yleensä hajoaa antiprotoniksi ja positiiviseksi pioniksi.

Lähes kaikkien hyperonien perustilojen elinikä on noin 10 −10 s . Poikkeuksena on Σ 0 , joka käy läpi sähkömagneettisen vaimenemisen Σ 0  → Λ 0  +  γ 7,4⋅10 −20 sekunnissa ; tämä vaimeneminen ei muuta omituisuutta ja on siksi sallittua, kun taas muut sähkömagneettiset hyperon-vaimentimet tukahdutetaan omituisuuden säilymisellä sähkömagneettisissa ja vahvoissa vuorovaikutuksissa. Tärkeimpien pitkäikäisten tilojen lisäksi on virittyneitä tiloja (ns. resonansseja ), joiden elinikä on 10 −22 -10 −24 s . Tällaisia ​​hyperonien virittyneitä tiloja kutsutaan tärkeimmiksi lisäämällä niiden likimääräinen massa suluissa (pyöristettynä 5 MeV :n välein ), esimerkiksi: Σ (1385) - tarkoittaa sigma-miinus-hyperonin viritettyä tilaa, jonka massa on 1382,8 MeV .

Ω − -hyperonissa on outoa −3, joten sen heikon hajoamisen prosessissa protoniksi tai neutroniksi tapahtuu moninkertaista maun muutosta . Yksi tällainen kolmivaiheinen hajoaminen on havaittu kosmisen säteilyn kokeessa , mutta ennen kuin hiukkaskiihdyttimillä on tuotettu ja tutkittu muita Ω-, Murray Gell-Mannin SU(3) -mallia (jota joskus kutsutaan kahdeksankertaiseksi tieksi ) ei ole tutkittu . lopullisesti vahvistettu.

Hyperon-tutkimus

Ensimmäiset hyperonitutkimukset suoritettiin 1950-luvulla, ja ne saivat fyysikot luomaan organisoidun alkeishiukkasten luokituksen. Nykyään tämän alan tutkimusta tehdään monissa laboratorioissa ympäri maailmaa, mukaan lukien CERN , Fermilab , SLAC , JLAB , BNL , KEK ja muut. On olemassa hakuja CP-rikkomuksille , spinmittauksille , viritystilatutkimuksille (jota kutsutaan yleisesti spektroskopiaksi ) ja etsii eksoottisia tiloja , kuten pentakvarkeja .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Raskain, t -kvarkki , kuten tiedät, ei voi olla osa hiukkasia, koska sen elinikä on liian lyhyt sitoutuneiden tilojen muodostumiseen.
  2. ↑ Armenteros R., Barker KH, Butler CC, Cachon A., Chapman AH V -hiukkasten hajoaminen   // Nature . - 1951. - Voi. 167 , no. 4248 . - s. 501-503 . - doi : 10.1038/167501a0 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa