Hiperon

Nu confundați cu Hyperion.

În fizica particulelor elementare, un hiperon este orice barion care conține unul sau mai multe quarcuri strange, dar niciun quarc charm sau bottom.

Fiind barioni, toți hiperonii sunt fermioni. Adică, au spin semiîntreg și se supun statisticii Fermi-Dirac. Toți interacționează prin intermediul forței nucleare tari, ceea ce înseamnă că sunt tipuri de hadroni. Sunt compuși din trei quarcuri ușoare, dintre care cel puțin unul este un quarc strange, fiind deci barioni strange. Hiperonii se dezintegrează slab fără conservarea parității.

Primele cercetări asupra hiperonilor au avut loc în anii 1950 și au impulsionat cercetătorii la crearea unei clasificări organizate a particulelor. În prezent, cercetările în acest domeniu se efectuează cu ajutorul datelor obținute în mai multe laboratoare din jurul lumii, inclusiv CERN, Fermilab, SLAC, JLAB, Laboratorul Național Brookhaven, KEK și altele. Temele abordate includ căutarea violării parității sarcinii, măsurători ale spinului, studii ale stărilor excitate, și căutarea stărilor exotice precum pentaquarcurile și dibarionii.

Tipuri de hiperoni

O combinație a trei quarkuri u, d sau s cu un spin total de 3/2 formează așa numitul decuplet barionic. Cei șase din partea inferioară sunt hiperoni.

Există trei hiperoni sigma (Σ), sigma plus (Σ+), sigma zero (Σ0) și sigma minus (Σ-). Aceștia au energii de repaus de ~6990190659001952999♠1190 MeV și durate de viață de ~6990100000000000000♠1×10−10 s cu excepția lui Σ0 a cărui durată de viață este mai scură, 6981099999999999999♠1×10−19 s.

Există un hiperon lambda (Λ), lambda zero Λ0. Acesta are o energie de repaus de 6990178642678300500♠1115 MeV cu o durată de viață de 6990260000000000000♠2.6×10−10 s.

Există doi hiperoni xi (Ξ), xi zero Ξ0 și xi minus Ξ-. Aceștia au energii de repaus de 6990210686208040499♠1315 MeV și 6990211487296284000♠1320 MeV și durate de viață de 6990290000000000000♠2.9×10−10 s și 6990160000000000000♠1.6×10−10 s.

Există un hiperon omega (Ω), ultimul descoperit, omega minus Ω-, cu o masă de 6990267563473329000♠1670 MeV și o durată de viață de 6989820000000000000♠8.2×10−11 s.

Dezintegrarea hiperonilor

Din moment ce numărul cuantic de stranietate este conservat de interacțiunile tari, hiperonii în stare fundamentală nu se pot dezintegra tare (adică în interacțiunile tari). Totuși, aceștia participă în interacțiunile tari.

Dezintegrarea lambda

Λ0 → p+ + π−
Λ0 → n0 + π0

În cazuri rare, Λ0 se poate de asemenea dezintegra prin intermediul următoarelor procese:

Λ0 → p+ + e- + νe
Λ0 → p+ + μ- + νμ

Dezintegrarea sigma

Σ+ → p+ + π0
Σ+ → n0 + π+
Σ0 → Λ0 + γ
Σ- → n0 + π-

Dezintegrarea xi

Ξ0 → Λ0 + π0
Ξ- → Λ0 + π-

Particulele xi sunt de asemenea cunoscute ca hiperoni „cascadă”, deoarece parcurg o dezintegrare în doi pași, devenind un nucleon după ce se dezintegrează mai întâi într-un Λ0 și emițând un π±.

Dezintegrarea omega minus

Particulele omega minus au un număr barionic de +1 și o hipersarcină de −2, dându-i o stranietate de −3. Sunt necesare multiple dezintegrări slabe schimbătoare de aromă pentru a se dezintegra într-un proton sau neutron. Modelul SU(3) al lui Murray Gell-Mann (numit uneori metoda înoptirii) a prezis existența acestui hiperon precum și masa și faptul că se va supune numai proceselor de dezintegrare slabă.

Dovezi experimentale pentru existența sa au fost descoperite în 1964 la Laboratorul Național Brookhaven. Mai multe exemple ale formării sale și observarea cu ajutorul acceleratoarelor de particule au confirmat modelul SU(3).

Ω- → Ξ0 + π-
Ξ0 → Λ0 + π0
Λ0 → p+ + π-

Lista hiperonilor

Hiperoni
Particulă Simbol Compoziție Masă de repaus
MeV/c2 		Isospin
I 		Spin (Paritate)
JP 		Q S C B' Durata medie de viață
s 		Se dezintegrează în
Lambda [1] Λ0 uds 1 115,683(6) 0 1⁄2+ 0 −1 0 0 2,60×10−10 [2] p+ + π-
sau n0 + π0
Sigma [3] Σ+ uus 1 189,37(0,7) 1 1⁄2+ +1 −1 0 0 8,018±0,026×10−11 p+ + π0
sau n0 + π+
Sigma [4] Σ0 uds 1 192,642(24) 1 1⁄2+ 0 −1 0 0 7,4±0,7×10−20 Λ0 + γ
Sigma [5] Σ- dds 1 197,449(30) 1 1⁄2+ −1 −1 0 0 1,479±0,011×10−10 n0 + π-
Rezonanță sigma [6] Σ*+ (1385) uus 1 382,8(4) 1 3⁄2+ +1 −1 0 0 Λ + π sau
Σ + π
Rezonanță sigma [6] Σ*0(1385) uds 1 383,7±1,0 1 3⁄2+ 0 −1 0 0 Λ + π sau
Σ + π
Rezonanță sigma [6] Σ*-(1385) dds 1 387,2(5) 1 3⁄2+ −1 −1 0 0 Λ + π sau
Σ + π
Xi [7] Ξ0 uss 1 314,83(20) 1⁄2 1⁄2+ 0 −2 0 0 2,90±0,09×10−10 Λ0 + π0
Xi [8] Ξ- dss 1 321,31(13) 1⁄2 1⁄2+ −1 −2 0 0 1,639±0,015×10−10 Λ0 + π-
Rezonanță xi [9] Ξ*0(1530) uss 1 531,80(32) 1⁄2 3⁄2+ 0 −2 0 0 Ξ + π
Rezonanță xi [9] Ξ*-(1530) dss 1 535,0(6) 1⁄2 3⁄2+ −1 −2 0 0 Ξ + π
Omega [10] Ω- sss 1 672,45(29) 0 3⁄2+ −1 −3 0 0 8,21±0,11×10−11 Λ0 + K- sau
Ξ0 + π- sau

Ξ- + π0

Vezi și

  • Barion delta
  • Barion lambda
  • Barion omega
  • Barion sigma
  • Barion xi
  • Nucleon
  • Hipernucleu
  • Lista mezonilor
  • Lista particulelor

Bibliografie

  • Henry Semat, John R. Albright (). Introduction to atomic and nuclear physics („Introducere în fizica atomică și nucleară”). Chapman and Hall. ISBN 0-412-15670-9. 

Referințe

  1. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Lambda” (PDF). Accesat în . 
  2. ^ „Physics Particle Overview – Baryons”. Arhivat din original la . Accesat în . 
  3. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Sigma+” (PDF). Accesat în . 
  4. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Sigma0” (PDF). Accesat în . 
  5. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Sigma-” (PDF). Accesat în . 
  6. ^ a b c „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Sigma(1385)” (PDF). Accesat în . 
  7. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Xi0” (PDF). Accesat în . 
  8. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Xi-” (PDF). Accesat în . 
  9. ^ a b „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Xi(1530)” (PDF). Accesat în . 
  10. ^ „Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics – Omega-” (PDF). Accesat în .