stringtranslate.com

Лямбда-барион

Лямбда -барионы (Λ) представляют собой семейство субатомных адронных частиц, содержащих один верхний кварк , один нижний кварк и третий кварк из более высокого поколения ароматов , в комбинации, где квантовая волновая функция меняет знак при обмене ароматами любых двух кварков (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
был впервые обнаружен в октябре 1950 года В. Д. Хоппером и С. Бисвасом из Мельбурнского университета как нейтральная частица V с протоном в качестве продукта распада, таким образом, правильно распознавая его как барион , а не мезон , [2] т. е. отличающийся по виду от мезона K, открытого в 1947 году Рочестером и Батлером; [3] они были созданы космическими лучами и обнаружены в фотографических эмульсиях, пролетающих на воздушном шаре на высоте 70 000 футов (21 000 м). [4] Хотя предполагалось, что частица будет жить~10 −23  с , [5] он фактически выжил~10 −10  с . [6] Свойство, которое заставило его жить так долго, было названо странностью и привело к открытию странного кварка. [5] 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). [5]
Λ0
с его uds-кварк распадается посредством слабого взаимодействия на нуклон и пион − либо Λ → p + π −, либо Λ → n + π 0 .

В 1974 и 1975 годах международная группа ученых из Fermilab , в которую входили ученые из Fermilab и семи европейских лабораторий под руководством Эрика Берхопа, провела поиск новой частицы, существование которой Берхоп предсказал в 1963 году. Он предположил, что взаимодействие нейтрино может создавать короткоживущие (возможно, всего 10−14 с  ) частицы, которые можно обнаружить с помощью ядерной эмульсии . Эксперимент E247 в Fermilab успешно обнаружил частицы со временем жизни порядка 10−13 с  . Последующий эксперимент WA17 с SPS подтвердил существование
Λ+
с(очарованный лямбда-барион), с продолжительностью жизни(7,3 ± 0,1) × 10−13  с . [7] [ 8]

В 2011 году международная группа в JLab использовала измерения спектрометра высокого разрешения реакции H(e, e′K + )X при малых Q 2 (E-05-009) для извлечения положения полюса в плоскости комплексной энергии (первичная сигнатура резонанса) для Λ(1520) с массой = 1518,8 МэВ и шириной = 17,2 МэВ, которые, по-видимому, меньше их значений Брейта-Вигнера. [9] Это было первое определение положения полюса для гиперона .

Лямбда-барион также наблюдался в атомных ядрах, называемых гиперядрами . Эти ядра содержат то же количество протонов и нейтронов, что и известное ядро, но также содержат одну или, в редких случаях, две лямбда-частицы. [10] В таком сценарии лямбда проскальзывает в центр ядра (это не протон или нейтрон, и, таким образом, на него не влияет принцип исключения Паули ), и он связывает ядро ​​более прочно из-за его взаимодействия посредством сильного взаимодействия. В изотопе лития (7
ЛЛи
), это сделало ядро ​​на 19% меньше. [11]

Типы лямбда-барионов

Лямбда-барионы обычно обозначаются символами
Λ0
,
Λ+
с,
Λ0
б, и
Λ+
т. В этой нотации верхний индекс указывает, является ли частица электрически нейтральной ( 0 ) или несет положительный заряд ( + ). Нижний индекс или его отсутствие указывает, является ли третий кварк странным кварком (
Λ0
) (без нижнего индекса), очарованный кварк (
Λ+
с) , нижний кварк (
Λ0
б) или топ- кварк (
Λ+
т) . Физики не ожидают наблюдать лямбда-барион с топ-кварком, поскольку Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что среднее время жизни топ-кварков составляет примерно5 × 10 −25  секунд; [12] то есть около ⁠1/20⁠ средней шкалы времени для сильных взаимодействий , которая указывает на то, что верхний 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′ ( снизу ), T ( выше ), u ( верхний кварк ), d ( нижний кварк ), s ( странный кварк ), c ( очарованный кварк ), b ( нижний кварк ), t ( верхний кварк ), а также другие субатомные частицы.

Античастицы не перечислены в таблице; однако, они просто изменили бы все кварки на антикварки, а Q, B, S, C, B′, T были бы противоположных знаков. Значения I, J и P, выделенные красным, не были твердо установлены экспериментами, но предсказаны кварковой моделью и согласуются с измерениями. [13] [14] Верхняя лямбда (
Λ+
т) приведен для сравнения, но, как ожидается, никогда не будет наблюдаться, поскольку верхние кварки распадаются до того, как успевают образовать адроны . [15]

‡ ^ Частица ненаблюдаема, поскольку топ-кварк распадается до того, как успевает связать себя с адроном («адронизируется»).

В следующей таблице сравниваются почти идентичные барионы Лямбда и Сигма:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Zyla, PA; et al. (Particle Data Group) (2020). "Обзор физики частиц". Progress of Theoretical and Experimental Physics . 2020 (8): 083C01. Bibcode : 2020PTEP.2020h3C01P. doi : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 11585/772320 .
  2. ^ Хоппер, В. Д.; Бисвас, С. (1950). «Доказательства существования новой нестабильной элементарной нейтральной частицы». Phys. Rev. 80 ( 6): 1099. Bibcode :1950PhRv...80.1099H. doi :10.1103/physrev.80.1099.
  3. ^ Рочестер, GD; Батлер, CC (1947). «Доказательства существования новых нестабильных элементарных частиц». Nature . 160 (4077): 855–7. Bibcode :1947Natur.160..855R. doi :10.1038/160855a0. PMID  18917296. S2CID  33881752.
  4. ^ Пайс, Абрахам (1986). Inward Bound . Oxford University Press. С. 21, 511–517. ISBN 978-0-19-851971-3.
  5. ^ abc Странный Кварк
  6. ^ abc Amsler, C.; et al. (Particle Data Group) (2008). "Λ" (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса в Беркли.
  7. ^ Мэсси, Харри ; Дэвис, Д. Х. (ноябрь 1981 г.). «Эрик Генри Стоунли Берхоп 31 января 1911 г. – 22 января 1980 г.». Биографические мемуары членов Королевского общества . 27 : 131–152. doi :10.1098/rsbm.1981.0006. JSTOR  769868. S2CID  123018692.
  8. ^ Берхоп, Эрик (1933). Спектры полос двухатомных молекул (магистр наук). Мельбурнский университет.
  9. ^ Qiang, Y.; et al. (2010). «Свойства резонанса Лямбда(1520) из данных высокоточного электропроизводства». Physics Letters B . 694 (2): 123–128. arXiv : 1003.5612 . Bibcode :2010PhLB..694..123Q. doi :10.1016/j.physletb.2010.09.052. S2CID  119290870.
  10. ^ "Информационное сообщение для СМИ: самая тяжелая известная антиматерия". bnl.gov. Архивировано из оригинала 2017-02-11 . Получено 2013-03-10 .
  11. ^ Брамфилд, Джефф (1 марта 2001 г.). «Невероятно уменьшающееся ядро». Physical Review Focus . Том 7, № 11.
  12. ^ Quadt, A. (2006). "Физика верхних кварков на адронных коллайдерах" (PDF) . European Physical Journal C. 48 ( 3): 835–1000. Bibcode : 2006EPJC...48..835Q. doi : 10.1140/epjc/s2006-02631-6. S2CID  121887478.
  13. ^ Амслер, К.; и др. (Particle Data Group) (2008). "Барионы" (PDF) . Сводные таблицы частиц. Лаборатория Лоуренса в Беркли .
  14. ^ Körner, JG; Krämer, M.; Pirjol, D. (1994). "Тяжелые барионы". Progress in Particle and Nuclear Physics . 33 : 787–868. arXiv : hep-ph/9406359 . Bibcode :1994PrPNP..33..787K. doi :10.1016/0146-6410(94)90053-1. S2CID  118931787.
  15. ^ Хо-Ким, Куанг; Фам, Сюань Йем (1998). "Кварки и симметрия SU(3)". Элементарные частицы и их взаимодействия: концепции и явления . Берлин: Springer-Verlag. стр. 262. ISBN 978-3-540-63667-0OCLC  38965994. Поскольку верхний кварк распадается до того, как он может быть адронизирован, не существует связанных состояний и нет мезонов или барионов с верхним ароматом...
  16. ^ Амслер, К. и др. (Particle Data Group) (2008). "Λc" (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса в Беркли.
  17. ^ Амслер, К.; и др. (Particle Data Group) (2008). "Λ+c" (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса в Беркли.
  18. ^ Амслер, К. и др. (Particle Data Group) (2008). "Λb" (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса в Беркли.
  19. ^ Амслер, К.; и др. (Particle Data Group) (2008). "Λ0b" (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса в Беркли.
  20. ^ Zyla, PA; et al. (Particle Data Group) (2020-08-14). "Обзор физики частиц". Progress of Theoretical and Experimental Physics . 2020 (8): 083C01. Bibcode : 2020PTEP.2020h3C01P. doi : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 10481/66389 .

Дальнейшее чтение