Лямбда-барион - Lambda baryon

В Лямбда-барионы семья субатомный адрон частицы, содержащие один вверх кварк, один вниз кварк, и третий кварк из более высокого вкус поколение, в комбинации, где квантовая волновая функция меняет знак на аромат любых двух кварков, которые меняются местами (таким образом, отличаясь от Сигма барион ). Они таким образом барионы, с общим изоспин 0, и либо нейтральный электрический заряд или элементарный заряд +1.

Обзор

Лямбда-барион
Λ0
 был впервые обнаружен в октябре 1950 г. В. Д. Хоппером и С. Бисвасом из Мельбурнский университет, как нейтральный V частица с протон как продукт распада, тем самым правильно различая его как барион, а не мезон,[1] т.е. отличается от K-мезон обнаружен в 1947 году Рочестером и Батлером;[2] они были созданы космическими лучами и обнаружены в фотоэмульсиях, запущенных на воздушном шаре на высоте 70 000 футов (21 000 м).[3] Хотя ожидалось, что частица проживет ~1×10−23 s,[4] он действительно просуществовал ~1×10−10 s.[5] Свойство, из-за которого он так долго жил, назвали странность и привел к открытию странного кварка.[4] Кроме того, эти открытия привели к принципу, известному как сохранение странности, где в легких частицах распадаться не так быстро, если они проявляют странность (потому что неслабые методы распада частиц должны сохранять странность распадающегося бариона).[4]

В 1974 и 1975 годах международная команда на Фермилаб в которую вошли ученые из Фермилаба и семи европейских лабораторий под руководством Эрик Бурхоп провел поиск новой частицы, существование которой предсказал Бурхоп в 1963 году. Он предположил, что нейтрино взаимодействия могут создать недолговечные (возможно, всего 10−14 у) частицы, которые могут быть обнаружены с помощью ядерная эмульсия. 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 s.[6][7]

В 2011 году международная команда на JLab использовали спектрометрические измерения высокого разрешения реакции H (e, e'K+) X при малых Q2 (E-05-009), чтобы извлечь положение полюса в плоскости комплексной энергии (первичный признак резонанса) для лямбда (1520) с массой = 1518,8 МэВ и шириной = 17,2 МэВ, которые кажутся меньше, чем их Breit– Ценности Вигнера.[8] Первое определение поул-позиции для гиперон.

Лямбда-барион также наблюдался в атомных ядрах, называемых гиперядра. Эти ядра содержат такое же количество протонов и нейтронов, что и известные ядра, но также содержат одну или, в редких случаях, две лямбда-частицы.[9] В таком сценарии лямбда скользит в центр ядра (это не протон или нейтрон, и поэтому на него не влияет Принцип исключения Паули ), и он связывает ядра более плотно вместе из-за его взаимодействия через сильную силу. В литий изотоп (Λ7Li), он уменьшил ядро ​​на 19%.[10]

Типы лямбда-барионов

Лямбда-барионы обычно обозначаются символами
Λ0
,
Λ+
c,
Λ0
б, и
Λ+
т. В этих обозначениях надстрочный индекс указывает, является ли частица электрически нейтральной (0) или несет положительный заряд (+). В нижний индекс символ или его отсутствие указывает, является ли третий кварк странный кварк (
Λ0
) (без индекса), a очаровательный кварк (
Λ+
c), а нижний кварк (
Λ0
б), или верхний кварк (
Λ+
т). Физики не ожидают увидеть лямбда-барион с топ-кварком, потому что Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что средняя продолжительность жизни топ-кварков примерно 5×10−25 секунды;[11] это о 1/20 среднего срока для сильные взаимодействия, что указывает на то, что топ-кварк распадется до того, как лямбда-барион сможет образовывать адрон.

В этом списке встречаются следующие символы: I (изоспин ), J (квантовое число полного углового момента ), П (паритет ), Q (обвинять ), S (странность ), C (очарование ), B ′ (бездонность ), Т (вершина ), u (вверх кварк ), d (вниз кварк ), s (странный кварк ), c (очаровательный 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 цветом, не были точно установлены экспериментально, но предсказываются кварковая модель и согласуются с измерениями.[12][13] Верхняя лямбда (
Λ+
т) приведен для сравнения, но его наблюдение не ожидается, поскольку топ-кварки распадаются до того, как успевают адронизировать.[14]

Лямбда-барионы
Имя частицыСимволКварк
содержание		Масса покоя (МэВ /c2)яJпQ (е )SCB 'ТСредняя продолжительность жизни (s )Обычно распадается на
Лямбда[5]
Λ0

ты

d

s
1115.683±0.00601/2+0−1000(2.631±0.020)×10−10
п+
 +
π−
 или же

п0
 +
π0
очарованная лямбда[15]
Λ+
c
ты

d

c
2286.46±0.1401/2++10+100(2.00±0.06)×10−13Видеть
Λ+
c режимы распада
нижняя лямбда[16]
Λ0
б
ты

d

б
5620.2±1.601/2+000−101.409+0.055
−0.054×10−12		Видеть
Λ0
б режимы распада
наверх Лямбда†
Λ+
т
ты

d

т
—01/2++1000+1——

† ^ Частица не наблюдается, потому что топ-кварк распадается до того, как адронизируется.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Хоппер, В.Д .; Бисвас, С. (1950). «Свидетельства о существовании новой нестабильной элементарной нейтральной частицы». Phys. Rev. 80 (6): 1099. Bibcode:1950PhRv ... 80.1099H. Дои:10.1103 / Physrev.80.1099.
  2. ^ Rochester, G.D .; Батлер, К. С. (1947). «Доказательства существования новых нестабильных элементарных частиц». Природа. 160 (4077): 855–7. Bibcode:1947 г.Натура.160..855R. Дои:10.1038 / 160855a0. PMID  18917296.
  3. ^ Паис, Авраам (1986). Внутренняя граница. Издательство Оксфордского университета. стр.21, 511–517.
  4. ^ а б c Странный кварк
  5. ^ а б Amsler, C .; и другие. (2008). "
    Λ
    "     (PDF). Группа данных по частицам. Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.
  6. ^ Мэсси, Харри; Дэвис, Д. Х. (ноябрь 1981 г.). «Эрик Генри Стоунли Берхоп 31 января 1911 - 22 января 1980». Биографические воспоминания членов Королевского общества. 27: 131–152. Дои:10.1098 / rsbm.1981.0006. JSTOR  769868.
  7. ^ Бурхоп, Эрик (1933). Полосные спектры двухатомных молекул. (MSc). Мельбурнский университет.
  8. ^ Qiang, Y .; и другие. (2010). «Свойства резонанса лямбда (1520) по данным высокоточного электротехнического производства». Письма по физике B. 694 (2): 123–128. arXiv:1003.5612. Дои:10.1016 / j.physletb.2010.09.052.
  9. ^ «Сообщение для СМИ: самое тяжелое из известных антивеществ». bnl.gov.
  10. ^ Брамфил, Джефф. «В центре внимания: невероятно сокращающееся ядро».
  11. ^ Квадт, А. (2006). «Физика топ-кварков на адронных коллайдерах» (PDF). Европейский физический журнал C. 48 (3): 835–1000. Bibcode:2006EPJC ... 48..835Q. Дои:10.1140 / epjc / s2006-02631-6.
  12. ^ Amsler, C .; и другие. (2008). «Барионы» (PDF). Группа данных по частицам. Сводные таблицы по частицам. Лаборатория Лоуренса Беркли.
  13. ^ Körner, J. G .; Krämer, M .; Пирджол, Д. (1994). «Тяжелые барионы». Прогресс в физике элементарных частиц и ядерной физике. 33: 787–868. arXiv:hep-ph / 9406359. Bibcode:1994ПрПНП..33..787К. Дои:10.1016/0146-6410(94)90053-1.
  14. ^ Хо-Ким, Куанг; Фам, Сюан Йем (1998). «Кварки и SU (3) симметрия». Элементарные частицы и их взаимодействия: понятия и явления. Берлин: Springer-Verlag. п. 262. ISBN  978-3-540-63667-0. OCLC  38965994. Поскольку топ-кварк распадается до того, как он может быть адронизирован, нет никаких ограничений состояний и никаких мезонов или барионов с верхним вкусом ...
  15. ^ Amsler, C .; и другие. (2008). "
    Λ
    c    "     (PDF). Группа данных по частицам. Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.
  16. ^ Amsler, C .; и другие. (2008). "
    Λ
    б    "     (PDF). Группа данных по частицам. Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.

дальнейшее чтение