Hyperon
Ve fyzice částic je hyperon subjaderná částice, dříve považovaná za elementární, která je baryonem (a proto též hadronem a fermionem) s nenulovou podivností lehčím než deuteron (a proto také s nulovým půvabem, nulovou krásou (bottomness) a nulovou pravdou (topness)).
Vlastnosti a chování hyperonů
Všechny hyperony jsou fermiony. To znamená, že mají poloviční spin a řídí se Fermiho–Diracovým rozdělením. Všechny interagují silnými interakcemi, což je řadí k hadronům. Jsou složeny ze tří lehkých kvarků, z nichž nejméně jeden je podivný kvark, čímž je řadí mezi metastabilní baryony. Hyperony se rozpadají, ať přímo či nepřímo, na proton nebo neutron a jeden nebo více mezonů v čase 10−10 do 10−8 sekundy. Rozpad řídí zpravidla slabá interakce (tím se liší hyperony od baryonových rezonancí se stejným kvarkovým složením[pozn. 1]) a proto se při něm nezachovává parita. Názvy a značky vycházejí jako u ostatních baryonů z jejich kvarkového složení.
Hyperon Ω− má podivnost rovnu −3, což umožňuje vícenásobný slabý rozpad se změnou vůně, ukončený vznikem protonu či neutronu. Takový třístupňový rozpad byl objeven při pokusech s kosmickým zářením. Existence hyperonu Ω− byla potvrzena v pokusech na urychlovačích částic, poprvé r. 1964 v Brookhaven National Laboratory, což potvrdilo Murray Gell-Mannův SU(3) model (někdy též označovaný eightfold way, „osmidílná stezka“, názvem inspirovaným buddhismem).
Nejlehčí hyperony s nulovým elektrickým nábojem mohou nahradit jeden nebo více neutronů v jádře a vytvořit tak tzv. hyperjádro.
Historický vývoj definice
Pojmenování hyperon bylo zavedeno jako označení částic (tehdy považovaných za elementární) těžších než neutron[pozn. 2], ale lehčích než deuteron.[1] Po zavedení podivnosti začaly být hyperony postupně vymezovány pomocí ní jakožto částice s nenulovou podivností. Objev nových vůní a těžších mezonů si vyžádal pozdější omezení definice na baryony a její postupné doplnění o nulový půvab, krásu (bottomness) a pravdivost (topness), nebo návrat k omezení podle hmotnosti[pozn. 3]. Objevy mnoha dalších rezonancí s kvantovými vlastnostmi i kvarkovým složením sice ukázaly, že tradiční vymezení podle hmotnosti není přirozené (vedle částic rozpadajících se slabou interakcí zahrnuje i rezonance, konkrétně triplet Σ(1385) tradičně značený Σ* a dublet Ξ(1530) tradičně značený Ξ*), přesto se používá nadále, i když zpravidla ne pro odbornou klasifikaci částic[pozn. 4].
Přehled hyperonů a jejich vlastností
| Hyperon | Kvarkové složení | Spin a parita (JP) | Izospin | Podivnost | Klidová energie v MeV[2] | Střední doba života v s[2] | Kanály rozpadu |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Λ | uds | 1/2+ | 0 | −1 | 1115,683(6) | 2,632(20) × 10−10 | pπ−,nπ0 |
| Σ+ | uus | 1/2+ | 1 | −1 | 1189,37(7) | 8,018(26) × 10−11 | pπ0, nπ+ |
| Σ0 | uds | 1/2+ | 1 | −1 | 1192,642(24) | 7,4(7) × 10−20 | Λγ |
| Σ− | dds | 1/2+ | 1 | −1 | 1197,449(30) | 1,479(11) × 10−10 | nπ− |
| Ξ0 | uss | 1/2+ | 1/2 | −2 | 1314,86(20) | 2,90(9) × 10−10 | Λπ0 |
| Ξ− | dss | 1/2+ | 1/2 | −2 | 1321,71(7) | 1,639(15) × 10−10 | Λπ− |
| Σ*+, rezonance Σ+(1385) | uus | 3/2+ | 1 | −1 | 1382,80(35) | Λπ, Σπ | |
| Σ*0, rezonance Σ0(1385) | uds | 3/2+ | 1 | −1 | 1383,7(1,0) | Λπ, Σπ | |
| Σ*−, rezonance Σ−(1385) | dds | 3/2+ | 1 | −1 | 1387,2(5) | Λπ, Σπ | |
| Ξ*0, rezonance Ξ0(1530) | uss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1531,80(32) | Ξπ | |
| Ξ*−, rezonance Ξ−(1530) | dss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1535,0(6) | Ξπ | |
| Ω− | sss | 3/2+ | 0 | −3 | 1672,45(29) | 0,821(11) × 10−10 | ΛK−, Ξ0π−, Ξ−π0 |
Výzkum hyperonu
První výzkum hyperonu byl proveden roku 1950 a podnítil fyziky k vytvoření klasifikace částic. V dnešní době jsou výzkumy v této oblasti prováděny na mnoha zařízeních po celém světě včetně CERNu, Fermilabu, SLACu, JLABu, Brookhaven National Laboratory, KEKu a jinde. Oblastmi fyzikálního výzkumu jsou narušení CP-symetrie, měření spinu, studie excitovaných stavů a objevy dalších exotických částic, takových jako pentakvarky.
Související články
Poznámky
- ↑ až na triplet Σ* a dublet Ξ*, tradičně zahrnované do hyperonů podle původní definice, které jsou rezonancemi a rozpadají se silnou interakcí
- ↑ což je i důvodem pojmenování, pocházejícího ze starořeckého ὑπέρ znamenajícího „nad“ či „přes“
- ↑ protože všechny baryony s nenulovým půvabem, krásou nebo pravdivostí jsou těžší než deuteron
- ↑ navigační šablona Částice na wikipedii skupinu hyperonů z historicko-pedagogických důvodů zachovává
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Hyperon na anglické Wikipedii.
- ↑ AMALDI, E., et al. Symbols for Fundamental Particles. Nature. 16. leden 1954, svazek 173, s. 123. Dostupné online. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/173123a0. (anglicky)
- ↑ a b PATRIGNANI, C., et al. (Particle Data Group). The Review of Particle Physics (2017). Kapitola Summary Tables: Baryons. Chinese Physics C [online]. 2016, update 2017-05-30. Svazek 40, čís. 10: 100001. Dostupné online. html [1]. PDF [2]. ISSN 1674-1137. DOI 10.1088/1674-1137/40/10/100001. (anglicky)
Média použitá na této stránce
SVG remake of Decupleto bariônico.png