Гипероны это:

Гипероны
(от греч. hypér — сверх, выше)
        тяжёлые нестабильные Элементарные частицы с массой, большей массы нуклона (протона и нейтрона), обладающие барионным зарядом (См. Барионный заряд) и большим временем жизни по сравнению с «ядерным временем» (Гипероны 10-23 сек). Известно несколько типов Г.: лямбда (Λ0), сигма (Σ, Σ0, Σ+), кси (Ξ, Ξ0), омега (Ω) [значки , 0, + справа сверху у символа частиц означают соответственно отрицательно заряженную, нейтральную и положительно заряженную частицы]. Все Г. имеют спин 1/2, кроме Ω, спин которого, согласно теоретическим представлениям, должен, быть равен 3/2 (т. е. Г. являются Фермионами). Г. участвуют в сильных взаимодействиях (См. Сильные взаимодействия), т. е. принадлежат к классу адронов. Время жизни Г. порядка 10-10 сек (за исключением Σ0, который, по-видимому, имеет время жизни порядка 10-20 сек); за это время они распадаются на нуклоны и лёгкие частицы (π-мезоны, электроны, нейтрино).
         Г. (Λ0) были открыты в космических лучах (См. Космические лучи) английскими физиками Рочестером и Батлером в 1947, однако убедительные доказательства существования Г. были получены к 1951. Детальное и систематическое изучение Г. стало возможным после того, как их начали получать на ускорителях заряженных частиц (См. Ускорители заряженных частиц) высокой энергии при столкновениях быстрых нуклонов, π-мезонов и К-мезонов с нуклонами атомных ядер.
         Открытие Г. существенно расширило физические представления об элементарных частицах, поскольку были впервые открыты частицы с массой, большей нуклонной, и установлена новая важнейшая характеристика элементарных частиц — Странность. Введение странности понадобилось для объяснения ряда парадоксальных (с точки зрения существовавших представлений) свойств Г. Интенсивное рождение Г. при столкновении адронов высокой энергии с несомненностью свидетельствовало о том, что они обладают сильным взаимодействием. С другой стороны, если бы распад Г. вызывался сильным взаимодействием, их время жизни должно было бы составлять по порядку величины 10-23 сек, что в 1013 раз (на 13 порядков) меньше установленного на опыте. Время жизни Г. можно объяснить, если считать, что их распад происходит за счёт слабого взаимодействия (См. Слабые взаимодействия), относительная интенсивность которого в этой области энергий как раз на 12—14 порядков меньше сильного (а следовательно, время распада во столько же раз больше). Парадоксом казалось то, что частицы, обладающие сильным взаимодействием, не могут распадаться с помощью этого взаимодействия.
         Важное значение для разрешения этого парадокса имел тот факт, что при столкновении π-мезонов и нуклонов с нуклонами Г. всегда рождаются совместно с К-мезонами (рис. 1), в поведении которых обнаруживаются те же странности, что и у Г. Особенности поведения Г. и К-мезонов были объяснены в 1955 Гелл-Маном и Нишиджимой (См. Нишиджима) существованием особой характеристики адронов — странности (S), которая сохраняется в процессах сильного и электромагнитного взаимодействий. Если приписать К+- и К0-мезонам странность S = +1, а Λ-Г. и Σ-Г. — равное по величине и противоположное по знаку значение странности, S = — 1, и считать странность π-мезонов и нуклонов равной нулю, то сохранение суммарной странности частиц в сильных взаимодействиях объясняет и совместное рождение Λ- и Σ-Г. с К-мезонами, и невозможность распада частиц с неравной нулю странностью (такие частицы получили название странных частиц) с помощью сильных взаимодействий на частицы с нулевой странностью. При этом Ξ = Г., которые рождаются совместно с двумя К-мезонами, следует приписать S = —2, а Ω-Г. — странность S = — 3. Распады Г. указывают на то, что процессы, обусловленные слабыми взаимодействиями, протекают с изменением странности. Рис. 2 иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия Г.
         Согласно современной теории элементарных частиц, каждому Г. должна соответствовать античастица (См. Античастицы), отличающаяся от своего Г. знаком электрического и барионного зарядов и странности. Все антигипероны наблюдались на опыте; последним был открыт (1971) антиомега-Г. + (рис. 3).
         Сильное взаимодействие Г. Помимо сохранения странности, сильные взаимодействия Г. обладают определенной симметрией, называется изотопической инвариантностью (См. Изотопическая инвариантность). Эта симметрия была установлена ранее для нуклонов и π-мезонов и проявляется в том, что частицы группируются в некоторые семейства — изотонические мультиплеты [(р, n) и (π, π0, π+), где р означает протон, а n — нейтрон]. Частицы, входящие в определенный изотопический мультиплет, одинаково участвуют в сильном взаимодействии, имеют почти равные массы и отличаются лишь электромагнитными характеристиками (электрическими зарядами, магнитными моментами). Число частиц в изотопическом мультиплете характеризуется специальным квантовым числом — изотопическим спином (См. Изотопический спин) I и равно 2I + 1. Г. образуют 4 изотопических мультиплета (см. табл.).
         Таблица гиперонов
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        |                         | Λ-гиперон           | Σ-гиперон (триплет)                                                                         | Ξ-гиперон (дуплет)                              | Ω-гиперон (синглет)   |
        |                         | (синглет)            |                                                                                                       |                                                           |                                 |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Состав             | Λ °                     | Σ+                      | Σ0                                             | Σ-                     | Ξ0                       | Ξ-                          | Ω-                             |
        | изотопического |                           |                          |                                                 |                         |                            |                              |                                 |
        | мультиплета     |                           |                          |                                                 |                         |                            |                              |                                 |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Масса, Мэв      | 1115,6                | 1189,4                | 1192,5                                      | 1197,3               | 1314,7                 | 1321,3                   | 1672,4                       |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Изотонический  | 0                        |                          | 1                                              |                         | 1/2                      |                              | 0                               |
        | спин I               |                           |                          |                                                 |                         |                            |                              |                                 |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Странность S   | -1                       |                          | -1                                             |                         | -2                        |                              | -3                              |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Время жизни,   | 2,52∙10-10            | 0,80∙10-10           | По теоретическим оценкам 10-  | 1,49∙10-10          | 3,03∙10-10             | 1,66∙10-10               | 1,3∙10-10                    |
        | сек                   |                           |                          20                                              |                         |                            |                              |                                 |
        |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Основные         |              |           |              |           |                                                 |                         |                            |                              |                | Ξ0-       |
        | схемы              |              |           |              |           |                                                 |                         |                            |                              |                |---------------- |
        | распада*          | Λ→°{       | ρ+π-   | Σ+→{      | ρ+π0   | Σ0→Λ0+γ                                   | Σ0→ n+π-           | Ξ0→Λ00            | Ξ0→Λ0-               | Ω-→{        | Ξ-0       |
        |                         |              |------------|              |------------|                                                 |                         |                            |                              |                |---------------- |
        |                         |              | n+π0   |              | n+π+   |                                                 |                         |                            |                              |                | Λ0+K-      |
        --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        
        * В таблице не указаны распады гиперонов с испусканием лептонов; они составляют по порядку величины доли процента от основных способов распада.
         Предположение о существовании изотопических мультиплетов Г. позволило Гелл-Ману и Нишиджиме предсказать существование Σ0 и Ξ0 до их экспериментального открытия.
         Г. Λ, Σ, Ξ по ряду своих свойств аналогичны нуклонам. Эта аналогия послужила исходным пунктом в поисках симметрии сильных взаимодействий, более широкой, чем изотопическая инвариантность. Наибольший успех при этом имела т. н. унитарная симметрия (SU3-симметрия), на основе которой была создана систематика адронов. С помощью этой симметрии удалось, например, предсказать существование и свойства Ω-Г. (см. Элементарные частицы).
         Распады Г. Основные способы распада Г. указаны в табл. Распады Г. подчиняются следующим закономерностям: 1) ΔS = 1 — странность изменяется по абсолютной величине на единицу: исключение составляет распад Σ0 на Λ0 и фотон, Σ0 → Λ0 + γ, протекающий за счёт электромагнитного взаимодействия (отсюда и время жизни Σ0 должно быть Гипероны 10-20 сек, а не 10-10 сек) и поэтому не сопровождающийся изменением странности. Этот закон запрещает прямой распад ∏-Г. на нуклон и π-мезоны, т.к. при таком распаде странность изменилась бы на две единицы. Распад ∏-Г. происходит в два этапа: Ξ → Λ0 + π; Λ0 → N + π (где N означает нуклон). Поэтому ∏-Г. называют каскадным. Каскадные распады претерпевают также Ω-Г.
         2)ΔQ = ΔS — в распадах с испусканием лептонов (См. Лептоны) изменение заряда Q адронов равно изменению странности S. Этот закон запрещает, например, распад S+ → n + μ+ + ν (μ+ — положительный мюон, ν — нейтрино).
         3) ΔI = 1/2 — изотопический спин меняется на 1/2. Это правило позволяет объяснить соотношения между вероятностями различных наблюдаемых способов распада Г.
         При взаимодействии быстрых частиц с ядрами могут возникать гипер-ядра (См. Гипер-ядро), в которых один или несколько нуклонов в результате сильного взаимодействия превратились в Г.
         Лит.: Гелл-Манн М., Розенбаум П. Е., Элементарные частицы, в кн.: Элементарные частицы, пер. с англ., М., 1963 (Над чем думают физики, в. 2); Эдер Р. К., Фаулер Э. К., Странные частицы, пер. с англ., М., 1966; Фриш Д., Торндайк А., Элементарные частицы, пер. с англ., М., 1966.
         Л. Г. Ландсберг.
        
        Рис. 1. Фотография (а) и схематическое изображение (б) случая парного рождения Λ°-гиперона и Κ°-мезона на протоне в жидководородной пузырьковой камере под действием π-мезона: π + p → Λ° + Κ°. Эта реакция обусловлена сильным взаимодействием и разрешена законом сохранения странности (суммарная странность частиц в начальном и конечном состояниях одинакова и равна нулю). На снимке видны также распады Λ°-гиперона и Κ°-мезона под действием слабого взаимодействия: Λ° → p + π , Κ° → π+ + π (в каждом из этих процессов странность меняется на 1). Пунктирные линии на рис. б изображают пути нейтральных частиц, которые не оставляют следа в камере.
        
        Рис. 3. Фотография (а) и схематическое изображение (б) случая рождения и распада антигиперона Ω̅ (Ω+) в пузырьковой камере, наполненной жидким дейтерием и находящейся в магнитном поле. Антигиперон Ω̅, имеющий положительный электрический заряд и странность S = +3, рождается (в точке 1) при столкновении Κ+-мезона (с энергией 12 Гэв) с ядром дейтерия в реакции Κ+ + d → Ω̅ + Λ° + Λ° + p + π+ + π-. Согласно законам сохранения барионного заряда В и (в сильном взаимодействии) странности S, рождение антибариона Ω̅ (В = -1) на дейтроне (В = +2) сопровождается рождением трёх барионов: Λ°, Λ°, р (странность системы в начальном состоянии определяется странностью Κ+ и равна S = +1). Распады образовавшихся частиц происходят в результате слабого взаимодействия с изменением странности на 1. Один из возникших Λ° распадается (в точке 2) на р и π-, а другой Λ° выходит из камеры, не успев распасться (однако его наличие подтверждается законом сохранения энергии и импульса); антигиперон Ω̅ распадается (в точке 3) на антилямбда-гиперон Λ̅° и Κ+; Λ̅° распадается (в точке 4) на антипротон P̅ и π+, P̅ (в точке 5) аннигилирует с протоном, образуя несколько π-мезонов.
        
        Рис. 2. Фотография (а) и схематическое изображение (б) случая рождения и распада Ω-гиперона в пузырьковой камере, наполненной жидким водородом. Гиперон Ω рождается (в точке 1) при столкновении Κ -мезона с протоном в реакции Κ + p → Ω + Κ+ + Κ°, которая обусловлена сильным взаимодействием и разрешена законом сохранения странности S (в начальном и конечном состояниях S = -1). Распады образовавшихся частиц происходят в результате слабого взаимодействия с изменением странности на 1: Ω → Ξ° + π- (в точке 2); Ξ° → Λ° + π° (в точке 3), причём π°, имеющий малое время жизни, распадается практически в той же точке 3 на два γ-kванта, π° → γ1 + γ2, которые рождают электронно-позитронные пары e+, e; Λ° → p + π- (в точке 4). Треки частиц искривлены, так как камера находится в магнитном поле.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Гипероны" в других словарях:

  • ГИПЕРОНЫ — (от греч. hyper сверх) нестабильные барионы с массами, большими массы нейтрона, и большим временем жизни по сравнению с ядерным временем; обладают особой внутренней характеристикой странностью. Существуют гипероны лямбда (?), сигма (?), кси (?) и …   Большой Энциклопедический словарь

  • ГИПЕРОНЫ — (от греч. hyper сверх, выше), нестабильные элем. ч цы с массой больше нуклонной и большим (по яд. масштабам) временем жизни; относятся к адронам и явл. барионами. Г. обладают особым квант. числом странностью (S) и вместе с К мезонами и нек рыми… …   Физическая энциклопедия

  • ГИПЕРОНЫ — «тяжёлые» нестабильные элементарные (см.) из класса (см.) с массой, большей массы (см.), и большим (по ядерным масштабам) времени жизни. Г., как и (см.), состоят предположительно из трёх (см.). Все Г. рождаются в реакциях сильных (см.), а… …   Большая политехническая энциклопедия

  • гипероны — (от греч. hypér  сверх), нестабильные барионы с массами, большими массы нейтрона и большим временем жизни по сравнению с ядерным временем; обладают особой внутренней характеристикой  странностью. Существуют гипероны лямбда (λ), сигма (Σ), кси (Ξ) …   Энциклопедический словарь

  • ГИПЕРОНЫ — (от греч. hyper над, сверх) тяжёлые нестабильные элементарные частицы с массой больше массы нуклона и временами жизни от 10 10 до 101 19 с …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • ГИПЕРОНЫ — (от греч. hyper сверх), нестабильные барионы с массами, ббльшими массы нейтрона и большим временем жизни по сравнению с ядерным временем; обладают особой внутр. характеристикой странностью. Существуют Г. лямбда, сигма, кси и омега …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Гипероны — …   Википедия

  • гипероны — (см. гипер... + (алектр)он) нестабильные элементарные частицы (барионы), масса которых больше массы нейтрона, а спин имеет полуцелое значение (1/2, 3/2 и т. д.); время жизни большинства гиперонов меньше 1сг10 секунды. Новый словарь иностранных… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • гипероны — гипер оны, ов, ед. ч. р он, а …   Русский орфографический словарь

  • Кси-гипероны — элементарные частицы, представляющие собой барионы со странностью −2 и изотопическим спином 1⁄2.[1]. Они группируются в мультиплеты из двух частиц: Ξ−, Ξ0. В состав Ξ гиперонов входят два s кварка и один u или d кварк. Также Ξ гиперонами принято… …   Википедия

Книги

  • Гипероны и К-мезоны, Марков М. А.. В последние годы были открыты два новых класса элементарных частиц: с одной стороны, частицы более тяжелые, чем нуклоны, - гипероны, с другой стороны, тяжелые мезоныили так называемые… Подробнее  Купить за 245 руб


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»