Poprzednia

ⓘ Hiperony




Hiperony
                                     

ⓘ Hiperony

Hiperony – bariony zawierające przynajmniej jeden kwark dziwny, ale niezawierające kwarku powabnego ani kwarku b. Zaliczane są w związku z tym do cząstek dziwnych.

Hiperony mają masy większe od masy nukleonu, ale mniejsze niż dwa nukleony.

                                     

1. Charakterystyka

Hiperony są hadronami, a więc cząstkami oddziałującymi silnie. Są one fermionami, więc posiadają spin połówkowy i podlegają statystyce Fermiego-Diraca. Jako bariony, są one zbudowane z kwarków. W przypadku hiperonów są to kwarki lekkie, w tym co najmniej jeden kwark s; cząstki zawierające cięższe kwarki c, b, nie są nazywane hiperonami.

Hiperony są cząstkami nietrwałymi, o czasach życia od 10 −20 do −10 sekundy. Zazwyczaj rozpadają się na protony lub neutrony i mezony. Swobodne neutrony i mezony są cząstkami nietrwałymi, więc ulegają dalszemu rozpadowi.

                                     

2. Rodzaje hiperonów

Hiperony różnią się dziwnością i ładunkiem elektrycznym, co wynika z ich składu kwarkowego. Najlżejszy hiperon lambda Λ 0 rozpada się przez oddziaływanie słabe, co wiąże się z jego względnie długim czasem życia ~-10 s, który umożliwia połączenie z nukleonami budując twór podobny do jądra atomowego hiperjądro. Odkryto również hiperjądra z cięższym hiperonem Σ -.

Istnieją hiperony o symbolach Λ 0, Σ, Ξ oraz Ω − w kolejności wzrostu masy i kilka ich stanów rezonansowych.

                                     

3. Badania nad hiperonami

Pierwsze badania dotyczące hiperonów podjęto już w latach 50. XX wieku. Badania te przyczyniły się do stworzenia przez fizyków klasyfikacji cząstek elementarnych, których odkryto w tamtym okresie bardzo wiele.

Istnienie hiperonu Ω − zostało przewidziane teoretycznie, zanim został zaobserwowany. Cząstka ta posiada dziwność równą -3, więc aby mogła ona się rozpaść na proton lub neutron cząstki te nie posiadają dziwności, musi zajść kilka słabych rozpadów z wymianą zapachu.

Teoria Murraya Gell-Manna, wiążąca znane wówczas bariony z reprezentacją grupy SU3, przewidywała istnienie takiej właśnie cząstki. Gell-Mann opracował swoją klasyfikację cząstek w 1962 roku nazywając ją ośmioraką ścieżką – ang. Eightfold Way, a wkrótce znalazła ona potwierdzenie. W trakcie badań przeprowadzonych w 1964 roku przy użyciu akceleratora cząstek RHIC, znajdującego się w Brookhaven National Laboratory w USA, zaobserwowano właśnie hiperony Ω −.

Obecnie badania nad hiperonami prowadzone są w laboratoriach na całym świecie, m.in. w CERN-ie, laboratoriach Fermilab, SLAC, Laboratorium Jeffersona, Brookhaven National Laboratory, KEK i innych. Fizycy skupiają się na badaniach dotyczących łamania symetrii przy rozpadach, pomiaru spinu i badania stanów wzbudzonych hiperonów, oraz poszukiwaniach hipotetycznych cząstek takich jak np. pentakwark.