Hiperony (z
gr.
hyper "ponad") – grupa ciężkich
cząstek
(
barionów
), zawierających przynajmniej jeden
kwark dziwny
(s). Zaliczane są w związku z tym do
cząstek dziwnych
.
Hiperony mają
masy
większe od masy
nukleonu
, ale mniejsze niż dwa nukleony.
Charakterystyka
Hiperony są
hadronami
, a więc cząstkami
oddziałującymi silnie
. Są one
fermionami
, więc posiadają
spin
połówkowy i podlegają
statystyce Fermiego-Diraca
. Jako bariony, są one zbudowane z
kwarków
. W przypadku hiperonów są to kwarki lekkie, w tym co najmniej jeden kwark s; cząstki zawierające cięższe kwarki (
c
,
b
), nie są nazywane hiperonami.
Hiperony są cząstkami nietrwałymi, o czasach życia od 10−20 do 10−10 sekundy. Zazwyczaj rozpadają się na
protony
lub
neutrony
i
mezony
. Swobodne neutrony i mezony są cząstkami nietrwałymi, więc ulegają dalszemu rozpadowi.
Rodzaje hiperonów
Dekuplet barionowy. Grupa cząstek (barionów) o całkowitym spinie 3/2, zawierających w swoim składzie kwarki u, d i s. Sześć cząstek położonych najniżej, to hiperony.
Hiperony różnią się
dziwnością
i ładunkiem elektrycznym, co wynika z ich składu kwarkowego. Najlżejszy hiperon
lambda (Λ0)
rozpada się przez
oddziaływanie słabe
, co wiąże się z jego względnie długim czasem życia (~10-10 s), który umożliwia, żeby ta cząstka mogła połączyć się z nukleonami budując twór podobny do
jądra atomowego
(
hiperjądro
). Odkryto również hiperjądra z cięższym hiperonem
Σ-
.
Istnieją hiperony o symbolach Λ0, Σ,
Ξ
oraz
Ω−
(w kolejności wzrostu masy) i kilka ich
stanów rezonansowych
.
Badania nad hiperonami
Pierwsze badania dotyczące hiperonów podjęto już w latach 50. XX wieku. Badania te przyczyniły się do stworzenia przez fizyków klasyfikacji
cząstek elementarnych
, których odkryto w tamtym okresie bardzo wiele.
Istnienie hiperonu Ω− zostało przewidziane teoretycznie, zanim został zaobserwowany. Cząstka ta posiada dziwność równą -3, więc aby mogła ona się rozpaść na
proton
lub
neutron
(cząstki te nie posiadają dziwności), musi zajść kilka
słabych rozpadów
z wymianą
zapachu
.
Teoria
Murraya Gell-Manna
, wiążąca znane wówczas bariony z
reprezentacją
grupy SU(3), przewidywała istnienie takiej właśnie cząstki. Gell-Mann opracował swoją klasyfikację cząstek w
1962
roku (nazywając ją ośmioraką ścieżką -
ang.
Eightfold Way), a wkrótce znalazła ona potwierdzenie. W trakcie badań przeprowadzonych w
1964
roku przy użyciu
akceleratora cząstek
RHIC, znajdującego się w
Brookhaven National Laboratory
w USA, zaobserwowano właśnie hiperony Ω−.
Obecnie badania nad hiperonami prowadzone są w laboratoriach na całym świecie, m.in. w
CERN-ie
, laboratoriach
Fermilab
,
SLAC
, Laboratorium Jeffersona, Brookhaven National Laboratory, KEK i innych. Fizycy skupiają się na badaniach dotyczących
łamania symetrii
przy rozpadach, pomiaru
spinu
i badania
stanów wzbudzonych
hiperonów, oraz poszukiwaniach hipotetycznych cząstek takich jak np.
pentakwark
.
Zobacz też