Лямбда-барион - Lambda baryon
В лямбда - барионы (Л) представляют собой семейство элементарных адронный частиц , содержащих один кварк , один вниз кварк и третий кварк с более высоким вкусом поколения, в сочетании , где функция квантовой волны меняет знак на вкус любых два кварков быть поменяны местами (таким образом, немного отличается от нейтрального сигма-бариона ,
Σ0
). Таким образом , они являются барионами с полным изоспином 0 и имеют либо нейтральный электрический заряд, либо элементарный заряд +1.
Обзор
Лямбда-барион
Λ0
была впервые открыта в октябре 1950 г. В. Д. Хоппером и С. Бисвасом из Мельбурнского университета как нейтральная V-частица с протоном в качестве продукта распада, что позволило правильно определить ее как барион , а не мезон , т.е. из К-мезона, открытого в 1947 г. Рочестером и Батлером; они были созданы космическими лучами и обнаружены в фотоэмульсиях, запущенных на воздушном шаре на высоте 70 000 футов (21 000 м). Хотя ожидалось, что частица проживет~ 10 −23 с , реально просуществовал~ 10 −10 с . Свойство, которое заставило его жить так долго, было названо странностью и привело к открытию странного кварка. Кроме того, эти открытия привели к принципу, известному как сохранение странности , согласно которому легкие частицы не распадаются так быстро, если они проявляют странность (потому что неслабые методы распада частиц должны сохранять странность распадающегося бариона). В
Λ0
со своей структурой uds-кварка может распадаться под действием слабого взаимодействия следующим образом: его s (то есть странный) кварк распадается на (1) au-кварк, который затем соединяется с оставшимися u & d-кварками, образуя протон, и (2) слабая сила
W-
бозон, который затем распадается на
π-
частица.
В 1974 и 1975 годах международная группа в Фермилабе, в которую входили ученые из Фермилаба и семи европейских лабораторий под руководством Эрика Бурхопа, провела поиск новой частицы, существование которой Бурхоп предсказал в 1963 году. Он предположил, что нейтрино взаимодействия могут создавать короткоживущие (возможно, всего 10 -14 с) частицы, которые могут быть обнаружены с помощью ядерной эмульсии . Эксперимент E247 в Фермилабе успешно обнаружил частицы со временем жизни порядка 10 -13 с. Последующий эксперимент WA17 с SPS подтвердил существование
Λ+
c (очарованный лямбда-барион) с временем полета (7,3 ± 0,1) × 10 −13 с .
В 2011 году международная команда JLab использовала спектрометрические измерения с высоким разрешением реакции H (e, e′K + ) X при малом Q 2 (E-05-009), чтобы определить положение полюса в плоскости комплексной энергии ( первичная сигнатура резонанса) для лямбда (1520) с массой = 1518,8 МэВ и шириной = 17,2 МэВ, которые кажутся меньше, чем их значения Брейта – Вигнера. Это было первое определение полюса гиперона .
Лямбда-барион также наблюдается в атомных ядрах, называемых гиперядрами . Эти ядра содержат такое же количество протонов и нейтронов, что и известные ядра, но также содержат одну или, в редких случаях, две лямбда-частицы. В таком сценарии лямбда скользит в центр ядра (это не протон или нейтрон, и, следовательно, на него не влияет принцип исключения Паули ), и оно связывает ядро более прочно из-за его взаимодействия через сильная сила. В изотопе лития (Λ 7 Li) он уменьшил ядро на 19%.
Типы лямбда-барионов
Лямбда-барионы обычно обозначаются символами
Λ0
,
Λ+
c,
Λ0
б, и
Λ+
т. В этом обозначении верхний индекс указывает, является ли частица электрически нейтральной ( 0 ) или несет положительный заряд ( + ). Знак нижнего индекса или его отсутствие указывает, является ли третий кварк странным кварком (
Λ0
) (без индекса), очаровательный кварк (
Λ+
c) , Нижний кварк (
Λ0
б) , Или топ - кварк (
Λ+
т) . Физики ожидают, что лямбда-барион с топ-кварком не будет наблюдаться, потому что Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что среднее время жизни топ-кварков примерно равно5 × 10 −25 секунд; это о1/20средней шкалы времени для сильных взаимодействий , которая указывает на то, что топ-кварк распадется до того, как лямбда-барион сможет образовать адрон .
В этом списке встречаются следующие символы: I ( изоспин ), J ( квантовое число полного углового момента ), P ( четность ), Q ( заряд ), S ( странность ), C ( очарование ), B ′ ( низость ), T ( верхность ), u ( верхний кварк ), d ( нижний кварк ), s ( странный кварк ), c ( очарованный кварк ), b ( нижний кварк ), t ( верхний кварк ), а также другие субатомные частицы.
Античастицы в таблице не указаны; однако они просто превратили бы все кварки в антикварки, и Q, B, S, C, B ', T имели бы противоположные знаки. Значения I, J и P, выделенные красным, не были точно установлены экспериментально, но предсказываются кварковой моделью и согласуются с измерениями. Верхняя лямбда (
Λ+
т) приведен для сравнения, но ожидается, что он никогда не будет наблюдаться, потому что топ-кварки распадаются до того, как успевают образовать адроны .
Имя частицы | Условное обозначение | Содержание кварка |
Масса покоя ( МэВ / c ²) | я | J P | Q ( e ) | S | C | B ′ | Т | Среднее время жизни ( лет ) | Обычно распадается на |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Лямбда |
Λ0 |
ты d s |
1 115 0,683 ± 0,006 | 0 | 1/2+ | 0 | −1 | 0 | 0 | 0 | (2,631 ± 0,020) × 10 −10 |
п+ + π- или п0 + π0 |
очарованная лямбда |
Λ+ c |
ты d c |
2 286 0,46 ± 0,14 | 0 | 1/2+ | +1 | 0 | +1 | 0 | 0 | (2,00 ± 0,06) × 10 −13 | режимы распада |
нижняя лямбда |
Λ0 б |
ты d б |
5 620 0,2 ± 1,6 | 0 | 1/2+ | 0 | 0 | 0 | −1 | 0 |
1,409+0,055 -0,054× 10 −12 |
Режимы распада |
верхняя лямбда |
Λ+ т |
ты d т |
- | 0 | 1/2+ | +1 | 0 | 0 | 0 | +1 | - |
‡ ^ Частица не наблюдается, потому что топ-кварк распадается до того, как успевает соединиться в адрон («адронизируется»).
В следующей таблице сравниваются почти идентичные лямбда- и нейтральные сигма-барионы:
Имя частицы | Условное обозначение | Содержание кварка |
Масса покоя ( МэВ / c ²) | я | J P | Q ( e ) | S | C | B ′ | Т | Среднее время жизни ( лет ) | Обычно распадается на |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Лямбда |
Λ0 |
ты d s |
1 115 0,683 ± 0,006 | 0 | 1/2+ | 0 | −1 | 0 | 0 | 0 | (2,631 ± 0,020) × 10 −10 |
п+ + π- или п0 + π0 |
Сигма |
Σ0 |
ты d s |
1 192,642 ± 0,024 | 1 | 1/2+ | 0 | −1 | 0 | 0 | 0 | 7,4 ± 0,7 × 10 -20 |
Λ0 + γ (100%) |
Смотрите также
использованная литература
дальнейшее чтение
- Amsler, C .; и другие. (2008). «Обзор физики элементарных частиц» (PDF) . Физика Письма Б . 667 (1–5): 1–6. Bibcode : 2008PhLB..667 .... 1A . DOI : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854 / LU-685594 .
- Caso, C .; и другие. (1998). «Обзор физики элементарных частиц». Европейский физический журнал C . 3 (1–4): 1–783. Bibcode : 1998EPJC .... 3 .... 1P . DOI : 10.1007 / s10052-998-0104-х .
- Нейв, Р. (12 апреля 2005 г.). «Лямбда-барион» . Гиперфизика . Проверено 14 июля 2010 года .