Меню
Главная
Случайная статья
Настройки
|
Гипероны — семейство элементарных частиц, барионы, содержащие минимум один s-кварк, но не содержащие более тяжёлых кварков ( и )[1]. Таким образом, у всех гиперонов ненулевая странность, но нулевые очарование и прелесть.
Содержание
Свойства гиперонов
Все известные гипероны состоят из трёх кварков и (как и все барионы) являются фермионами. Это значит, что у них полуцелый спин, и они подчиняются статистике Ферми — Дирака. Все они взаимодействуют через сильное взаимодействие, то есть являются адронами. Они состоят из трёх лёгких кварков, по крайней мере один из которых —
Гипероны были открыты в космических лучах в 1947 году Батлером и Рочестером, однако их существование было доказано только в 1951 году[2]. Обнаруженные частицы (лямбда-гипероны) назвали лямбда-частицами, поскольку в большинстве случаев они распадались на протон и заряженный пион, которые образовывали на трековых снимках «вилку», напоминающую букву (трек самого гиперона не был виден, так как лямбда-гиперон нейтрален, а наблюдаются треки только заряженных частиц). Взаимодействие протона с ядром, в котором рождалась частица, наблюдалось на снимке, однако до распада нейтральная частица успевала пройти достаточное расстояние, чтобы «вилка» распада не совпадала с точкой рождения. Это означало, что новая частица жила достаточно долго (2,61010 с) по меркам микромира. Странность заключалась в том, что частица участвовала в сильных взаимодействиях (это было видно по реакциям, в которых она рождалась), а следовательно, её время жизни должно было быть очень малым (<1020 с). Парадоксально большое время жизни большинства гиперонов связано с тем, что распад их основных состояний происходит только через слабые взаимодействия, поскольку, как выяснилось позже, сильные и электромагнитные взаимодействия не изменяют странность — новое квантовое число, которое было введено именно для объяснения необычного поведения гиперонов и К-мезонов (в последних тоже содержатся
Классификация гиперонов
Кварковая модель вводит классификацию для гиперонов.
Гипероны с одним
Гипероны с двумя s-кварками обозначаются буквой . Кси-гипероны также содержат один u- или d-кварк и имеют изоспин 1/2 и заряд соответственно 0 или 1.
Гипероны, содержащие три s-кварка, обозначаются буквой . Омега-гипероны имеют нулевой изоспин и заряд 1.
Антигипероны несут обратные квантовые числа. Следует отметить, что и + не являются античастицами по отношению друг к другу, что видно хотя бы из их кваркового состава (dds и uus соответственно). Нейтральные гипероны (0, 0, 0) не являются истинно нейтральными частицами (то есть не античастицы для самих себя); так, кроме лямбда-ноль-гиперона, распадающегося чаще всего на протон и отрицательный пион, существует анти-лямбда-ноль-гиперон (0), обычно распадающийся на антипротон и положительный пион.
Время жизни почти всех основных состояний гиперонов составляет около 1010 с. Исключением является 0, который испытывает электромагнитный распад 0 0 + за 7,41020 с; этот распад не изменяет странность и поэтому разрешён, тогда как другие электромагнитные распады гиперонов подавлены сохранением странности в электромагнитных и сильных взаимодействиях. Кроме основных долгоживущих состояний, существуют возбуждённые состояния (так называемые резонансы), чьё время жизни составляет 1022—1024 с. Такие возбуждённые состояния гиперонов обозначают как основные с добавлением в скобках их приближённой массы (округляя с шагом 5 МэВ), например: (1385) обозначает возбуждённое состояние сигма-минус-гиперона с массой 1382,8 МэВ.
-гиперон имеет странность 3, поэтому в процессе слабых распадов его на протон или нейтрон происходит многократная смена ароматa. Один такой трёхэтапный распад наблюдался в эксперименте с космическими лучами, но пока другие не были получены и исследованы при помощи ускорителей элементарных частиц, SU(3)-модель Мюррея Гелл-Манна (иногда называемая Восьмеричный путь) не была окончательно подтверждена.
Исследования гиперонов
Первые исследования гиперонов проводились в 1950-х годах и побудили физиков создать организованную классификацию элементарных частиц. В наши дни исследования в этой области ведутся во многих лабораториях по всему миру, включая ЦЕРН, Фермилаб, SLAC, JLAB, BNL, KEK и другие. Ведутся поиски нарушения CP-инвариантности, измерения спинов, исследования возбуждённых состояний (обычно называемые спектроскопия) и поиски экзотических состояний, таких как пентакварки.
См. также
Примечания
- Самый тяжёлый, t-кварк, как известно, не может входить в состав частиц, поскольку его время жизни слишком мало, чтобы успевали образоваться связанные состояния.
- Armenteros R., Barker K. H., Butler C. C., Cachon A., Chapman A. H. Decay of V-Particles (англ.) // Nature. — 1951. — Vol. 167, no. 4248. — P. 501—503. — doi:10.1038/167501a0.
|
|