Hyperon

Hyperoner  er en familie af elementarpartikler, baryoner , der indeholder mindst én s -kvark , men som ikke indeholder tungere kvarker ( c og b ) [1] . Således har alle hyperoner ikke-nul mærkelighed , men nul charme og charme .

Egenskaber for hyperoner

Alle kendte hyperoner består af tre kvarker og (som alle baryoner) er fermioner . Det betyder, at de har et halvt heltals spin og adlyder Fermi-Dirac-statistikken . Alle af dem interagerer gennem den stærke interaktion , det vil sige, de er hadroner . De består af tre lette kvarker , hvoraf mindst én er en kvark , hvilket gør dem til mærkelige baryoner . Hyperoner i jorden (uophidset) angiver henfald direkte eller indirekte til en proton eller neutron og en eller flere mesoner på en tid, som regel omkring 10 −10 sekunder (med undtagelse af Σ 0 -hyperonet, som henfalder i 7.4 10-20 s ) .

Hyperoner blev opdaget i kosmiske stråler i 1947 af Butler og Rochester, men deres eksistens blev først bevist i 1951 [2] . De påviste partikler ( lambda hyperoner ) blev kaldt lambda partikler, da de i de fleste tilfælde henfaldt til en proton og en ladet pion, som dannede en "gaffel", der lignede bogstavet Λ på sporbilleder (sporet af hyperonet selv var ikke synligt, da lambdahyperonet er neutralt, mens spor af kun ladede partikler observeres). Protonens interaktion med kernen, hvori partiklen blev født, blev observeret på billedet, men før henfaldet nåede den neutrale partikel at rejse en tilstrækkelig afstand, så henfalds-"gaflen" ikke faldt sammen med fødepunktet. Det betød, at den nye partikel levede ret længe ( 2,6⋅10 −10 s ) efter mikroverdenens standarder. Det mærkelige var, at partiklen deltog i stærke interaktioner (dette fremgik af reaktionerne, hvori den blev født), og følgelig burde dens levetid have været meget kort ( <10 -20 s ). Den paradoksalt lange levetid for de fleste hyperoner skyldes det faktum, at henfaldet af deres grundtilstande kun sker gennem svage vekselvirkninger, da stærke og elektromagnetiske vekselvirkninger, som det senere viste sig, ikke ændrer mærkværdigheden  - et nyt kvantetal, der blev introduceret præcist at forklare hyperoners og K -mesons usædvanlige adfærd (sidstnævnte indeholder også s -kvarker).

Klassifikation af hyperoner

Quark-modellen introducerer en klassifikation for hyperoner.

Hyperoner med én s -quark er betegnet med de græske bogstaver Λ ( isospin 0, elektrisk ladning 0) og Σ ( isospin 1, ladning −1, 0, +1). Sammensætningen af ​​lambda- og sigma-hyperoner omfatter også to lette kvarker ( u - og d - ) i forskellige kombinationer.

Hyperoner med to s - kvarker er angivet med bogstavet Ξ . Xi-hyperoner indeholder også en u - eller d - kvark og har henholdsvis isospin 1/2 og ladning 0 eller -1.

Hyperoner, der indeholder tre s - kvarker, er angivet med bogstavet Ω . Omega hyperoner har nul isospin og en ladning på -1.

Antihyperoner bærer gensidige kvantetal. Det skal bemærkes, at Σ − og Σ + ikke er antipartikler i forhold til hinanden, hvilket i det mindste kan ses ud fra deres kvarksammensætning ( henholdsvis dds og uus ). Neutrale hyperoner ( Λ 0 , Σ 0 , Ξ 0 ) er ikke virkelig neutrale partikler (det vil sige ikke antipartikler til sig selv); så ud over lambda-nul-hyperonet, som oftest henfalder til en proton og en negativ pion , er der et anti-lambda-nul-hyperon ( Λ 0 ), som normalt henfalder til en antiproton og en positiv pion.

Levetiden for næsten alle grundtilstande af hyperoner er omkring 10-10 s . Undtagelsen er Σ 0 , som gennemgår elektromagnetisk henfald Σ 0  → Λ 0  +  γ i 7,4⋅10 −20 s ; dette henfald ændrer ikke mærkværdigheden og er derfor tilladt, mens andre elektromagnetiske hyperonhenfald undertrykkes af bevarelsen af ​​mærkværdigheden i elektromagnetiske og stærke interaktioner. Ud over de vigtigste langlivede tilstande er der exciterede tilstande (de såkaldte resonanser ), hvis levetid er 10 −22 -10 −24 sek . Sådanne exciterede tilstande af hyperoner er udpeget som de vigtigste med tilføjelse af deres omtrentlige masse i parentes (afrundet i intervaller på 5 MeV ), for eksempel: Σ (1385) - angiver en exciteret tilstand af sigma-minus-hyperon med en masse på 1382,8 MeV .

Ω − -hyperonet er mærkeligt −3, derfor sker der i processen med dets svage henfald til en proton eller neutron en multipel smagsændring . Et sådant tre-trins henfald er blevet observeret i et eksperiment med kosmisk stråle , men indtil andre Ω − er blevet produceret og undersøgt af partikelacceleratorer , er Murray Gell-Manns SU(3) model (nogle gange kaldet den ottefoldede vej ) ikke blevet endegyldigt bekræftet.

Hyperon research

De første undersøgelser af hyperoner blev udført i 1950'erne og fik fysikere til at skabe en organiseret klassificering af elementarpartikler. I dag udføres forskning på dette område i mange laboratorier rundt om i verden, herunder CERN , Fermilab , SLAC , JLAB , BNL , KEK og andre. Der er søgninger efter CP-krænkelse , spin- målinger , exciterede tilstandsundersøgelser (almindeligvis kaldet spektroskopi ) og søgninger efter eksotiske tilstande såsom pentaquarks .

Se også

Noter

  1. ↑ Den tungeste t -kvark kan som bekendt ikke være en del af partikler, da dens levetid er for kort til at bundne tilstande kan dannes.
  2. ↑ Armenteros R., Barker KH, Butler CC, Cachon A., Chapman AH Decay of V-Particles   // Nature . - 1951. - Bd. 167 , nr. 4248 . - S. 501-503 . - doi : 10.1038/167501a0 .
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger