Лямбда-барион

Лямбда-барион
	Кварковая структура лямбда-бариона.
Состав	; л 0 ; : ; в ; ; д ; ; с ; ; ; л + ; с : ; в ; ; д ; ; с ; ; ; л 0 ; б : ; в ; ; д ; ; б ; ;
Статистика	фермионный
Семья	Барионы
Взаимодействия	Сильная , слабая , электромагнитная и гравитационная.
Типы	3
Масса	; л 0 ; : 1 115 ,683 ± 0,006 МэВ/ c 2 ; ; л + ; в : 2 286,46 ± / 0,14 МэВ в 2 ; ; л 0 ; б : 5 619 ,60 ± 0,17 МэВ/ в 2 ;
Вращаться	1 ⁄ 2
Изоспин	0

Лямбда -барионы (Λ) представляют собой семейство субатомных адронных частиц, содержащих один верхний кварк , один нижний кварк и третий кварк из генерации более высокого аромата , в комбинации, где квантовая волновая функция меняет знак при изменении аромата любых двух кварков. заменены местами (таким образом, немного отличаются от нейтрального сигма-бариона ,
С ⁰
). Таким образом, они являются барионами с общим изоспином 0 и имеют либо нейтральный электрический заряд , либо элементарный заряд +1.

Обзор

Лямбда-барион
л ⁰
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, что позволило правильно различить ее как барион , а не мезон . ^[2] т.е. отличается по своей природе от К-мезона, открытого в 1947 г. Рочестером и Батлером; ^[3] они были созданы космическими лучами и обнаружены в фотоэмульсиях, пролетающих на воздушном шаре на высоте 70 000 футов (21 000 м). ^[4] Хотя ожидалось, что частица проживет ~10 ⁻²³ с , ^[5] на самом деле он просуществовал ~10 ⁻¹⁰ с . ^[6] Свойство, которое позволило ему жить так долго, было названо странностью и привело к открытию странного кварка. ^[5] Более того, эти открытия привели к принципу, известному как сохранение странности , согласно которому легкие частицы распадаются не так быстро, как если бы они проявляли странность (поскольку неслабые методы распада частиц должны сохранять странность распадающегося бариона). ^[5]
л ⁰
со своим кварком uds распадается под действием слабого взаимодействия на нуклон и пион — либо Λ → p + π ⁻ или Λ → n + π ⁰.

В 1974 и 1975 годах международная группа Фермилаборатории , в которую входили учёные Фермилаборатории и семи европейских лабораторий под руководством Эрика Берхопа, провела поиск новой частицы, существование которой Берхоп предсказал в 1963 году. Он предположил, что нейтрино взаимодействия могут создать кратковременные (возможно, всего 10 ⁻¹⁴ у) частицы, которые можно обнаружить с помощью ядерной эмульсии . Эксперимент E247 в Фермилабе успешно обнаружил частицы с временем жизни порядка 10 ⁻¹³ с. Последующий эксперимент WA17 с SPS подтвердил существование
л ⁺
_c (очарованный лямбда-барион) с временем жизни (7,3 ± 0,1) × 10 ⁻¹³ с . ^[7]^[8]

В 2011 году международная группа JLab использовала спектрометрические измерения реакции H(e, e'K ⁺)X при малых Q ² (E-05-009) для извлечения положения полюса в плоскости комплексной энергии (первичный признак резонанса) для Λ(1520) с массой = 1518,8 МэВ и шириной = 17,2 МэВ, которые кажутся меньше, чем их Брейт- Ценности Вигнера. ^[9] Это было первое определение полюсного положения гиперона .

Лямбда-барион также наблюдался в атомных ядрах, называемых гиперядрами . Эти ядра содержат такое же количество протонов и нейтронов, как и известное ядро, но также содержат одну или, в редких случаях, две лямбда-частицы. ^[10] В таком сценарии лямбда скользит в центр ядра (это не протон или нейтрон, и, следовательно, на него не влияет принцип запрета Паули ), и она более плотно связывает ядро из-за его взаимодействия через сильная сила. В изотопе лития ( ⁷
_Λ Ли
), это сделало ядро на 19% меньше. ^[11]

Типы лямбда-барионов

Лямбда-барионы обычно обозначаются символами $л 0,$ $л + с,$ $л 0 группа $ $л + т .$ В этих обозначениях верхний индекс указывает, является ли частица электрически нейтральной ( ⁰) или несет положительный заряд ( ⁺). Символ индекса или его отсутствие указывает, является ли третий кварк странным кварком $(л 0)$ (без нижнего индекса), очаровательный кварк $(л + в)$ , кварк нижний $(л 0 б)$ или кварк топ- $(л + т)$ . Физики ожидают, что не смогут наблюдать лямбда-барион с топ-кварком, поскольку Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает, что среднее время жизни топ-кварков составляет примерно 5 × 10. ⁻²⁵ секунды; ^[12] это примерно ⁠ 1/20 образовать сможет ⁠ среднего времени для сильных взаимодействий , что указывает на то, что топ-кварк распадётся до того, как лямбда-барион адрона .

Символы, встречающиеся в этом списке: $I$ ( изоспин ), $J$ ( квантовое число полного углового момента ), $P$ ( чётность ), $Q$ ( заряд ), $S$ ( странность ), $C$ ( очарование ), $B'$ ( нижность ), $T$ ( топнесс ), u ( верхний кварк ), d ( нижний 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 заменили бы все кварки на антикварки, а $Q, B, S, C, B', T$ имели бы противоположные знаки. $Значения I, J$ и $P$ , выделенные красным, не были точно установлены экспериментами, но предсказываются кварковой моделью и согласуются с измерениями. ^[13]^[14] Верхняя лямбда $(л + t)$ указан для сравнения, но, как ожидается, никогда не будет наблюдаться, поскольку топ-кварки распадаются до того, как успевают образовать адроны . ^[15]

Лямбда-барионы
Название частицы	Символ	Кварк содержание	Масса покоя ( МэВ / $c²$ )	$Дж$ ^$П$	$Вопрос$ ( $е$ )	С	$С$	$Б'$	$Т$	Средний срок службы ( $с$ )	Обычно распадается на
Лямбда ^[6]	$л 0$	в д с	1 115 .683 ± 0.006	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	0	−1	0	0	0	(2.631 ± 0.020) × 10 ⁻¹⁰	$п + + п -$ или $н 0 + п 0$
очарованная лямбда ^[16]	$л + с$	в д с	2 286 .46 ± 0.14	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	+1	0	+1	0	0	(2.00 ± 0.06) × 10 ⁻¹³	режимы распада ^[17]
нижняя лямбда ^[18]	$л 0 б$	в д б	5 620 .2 ± 1.6	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	0	0	0	−1	0	1.409 +0.055 −0.054 × 10 ⁻¹²	Режимы затухания ^[19]
верхняя лямбда ^{^‡}	$л + т$	в д т	—	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	+1	0	0	0	+1	—	^‡

‡ ^ Частица ненаблюдается, потому что топ-кварк распадается до того, как у него будет достаточно времени, чтобы связаться с адроном («адронизируется»).

В следующей таблице сравниваются почти идентичные лямбда- и нейтральные сигма-барионы:

Нейтральные странные барионы
Название частицы	Символ	Кварк содержание	Масса покоя ( МэВ / $c²$ )	$я$	$Дж$ ^$П$	$Вопрос$ ( $е$ )	$С$	$С$	$Б'$	$Т$	Средний срок службы ( $с$ )	Обычно распадается на
Лямбда ^[6]	$л 0$	в д с	1 115 .683 ± 0.006	0	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	0	−1	0	0	0	(2.631 ± 0.020) × 10 ⁻¹⁰	$п + + п -$ или $н 0 + п 0$
Сигма ^[20]	$С 0$	в д с	1,192.642 ± 0.024	1	⁠ 1 / 2 ⁠ ⁺	0	−1	0	0	0	7.4 ± 0.7 × 10 ⁻²⁰	$л 0 + с$ (100%)

См. также

Список барионов

Ссылки

^ Зила, Пенсильвания; и др. (Группа данных о частицах) (2020). «Обзор физики элементарных частиц» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2020 (8): 083C01. Бибкод : 2020PTEP.2020h3C01P . дои : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 11585/772320 .
^ Хоппер, В.Д.; Бисвас, С. (1950). «Доказательства существования новой нестабильной элементарной нейтральной частицы». Физ. Преподобный . 80 (6): 1099. Бибкод : 1950PhRv...80.1099H . дои : 10.1103/physrev.80.1099 .
^ Рочестер, Джорджия; Батлер, CC (1947). «Доказательства существования новых нестабильных элементарных частиц». Природа . 160 (4077): 855–7. Бибкод : 1947Natur.160..855R . дои : 10.1038/160855a0 . ПМИД 18917296 . S2CID 33881752 .
^ Паис, Авраам (1986). Внутренняя граница . Издательство Оксфордского университета. стр. 21 , 511–517. ISBN 978-0-19-851971-3 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Странный кварк
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
» (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.
^ Мэсси, Гарри ; 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. дои : 10.1098/rsbm.1981.0006 . JSTOR 769868 . S2CID 123018692 .
^ Берхоп, Эрик (1933). Ленточные спектры двухатомных молекул (MSc). Университет Мельбурна.
^ Цян, Ю.; и др. (2010). «Свойства лямбда(1520)-резонанса по данным высокоточного электропроизводства». Буквы по физике Б. 694 (2): 123–128. arXiv : 1003.5612 . Бибкод : 2010PhLB..694..123Q . дои : 10.1016/j.physletb.2010.09.052 . S2CID 119290870 .
^ «Информация для СМИ: самая тяжелая известная антиматерия» . bnl.gov. Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 г. Проверено 10 марта 2013 г.
^ Брамфилд, Джефф (1 марта 2001 г.). «Невероятное сокращающееся ядро» . Фокус физического обзора . Том. 7, нет. 11.
^ Квадт, А. (2006). «Физика топ-кварков на адронных коллайдерах» (PDF) . Европейский физический журнал C . 48 (3): 835–1000. Бибкод : 2006EPJC...48..835Q . дои : 10.1140/epjc/s2006-02631-6 . S2CID 121887478 .
^ Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). «Барионы» (PDF) . Сводные таблицы частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли .
^ Кернер, Дж.Г.; Кремер, М.; Пиржол, Д. (1994). «Тяжелые барионы». Прогресс в области физики элементарных частиц и ядерной физики . 33 : 787–868. arXiv : hep-ph/9406359 . Бибкод : 1994ПрПНП..33..787К . дои : 10.1016/0146-6410(94)90053-1 . S2CID 118931787 .
^ Хо-Ким, Куанг; Фам, Сюань Йем (1998). «Кварки и симметрия SU (3)». Элементарные частицы и их взаимодействия: понятия и явления . Берлин: Springer-Verlag. п. 262. ИСБН 978-3-540-63667-0 . ОСЛК 38965994 . Поскольку топ-кварк распадается до того, как он может быть адронизирован, ограничений нет. $t{\bar {t}}$ состояний и никаких мезонов и барионов с верхним ароматом... .
^ Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
_c » (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.
^ Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л ⁺
_c » (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса Беркли.
^ Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
_b » (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.
^ Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л ⁰
_б » (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса Беркли.
^ Зила, Пенсильвания; и др. (Группа данных о частицах) (14 августа 2020 г.). «Обзор физики элементарных частиц» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2020 (8): 083C01. Бибкод : 2020PTEP.2020h3C01P . дои : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 10481/66389 .

Дальнейшее чтение

Амслер, К.; и др. (2008). «Обзор физики элементарных частиц» (PDF) . Буквы по физике Б. 667 (1–5): 1–6. Бибкод : 2008PhLB..667....1A . дои : 10.1016/j.physletb.2008.07.018 . hdl : 1854/LU-685594 . S2CID 227119789 .
Касо, К.; и др. (1998). «Обзор физики элементарных частиц». Европейский физический журнал C . 3 (1–4): 1–783. Бибкод : 1998EPJC....3....1P . дои : 10.1007/s10052-998-0104-x . S2CID 195314526 .
Нейв, Р. (12 апреля 2005 г.). «Лямбда-барион» . Гиперфизика . Проверено 14 июля 2010 г.

[pdg-1] Зила, Пенсильвания; и др. (Группа данных о частицах) (2020). «Обзор физики элементарных частиц» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2020 (8): 083C01. Бибкод : 2020PTEP.2020h3C01P . дои : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 11585/772320 .

[2] Хоппер, В.Д.; Бисвас, С. (1950). «Доказательства существования новой нестабильной элементарной нейтральной частицы». Физ. Преподобный . 80 (6): 1099. Бибкод : 1950PhRv...80.1099H . дои : 10.1103/physrev.80.1099 .

[3] Рочестер, Джорджия; Батлер, CC (1947). «Доказательства существования новых нестабильных элементарных частиц». Природа . 160 (4077): 855–7. Бибкод : 1947Natur.160..855R . дои : 10.1038/160855a0 . ПМИД 18917296 . S2CID 33881752 .

[4] Паис, Авраам (1986). Внутренняя граница . Издательство Оксфордского университета. стр. 21 , 511–517. ISBN 978-0-19-851971-3 .

[LambdaFound-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с Странный кварк

[Lambda0-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
» (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.

[7] Мэсси, Гарри ; 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. дои : 10.1098/rsbm.1981.0006 . JSTOR 769868 . S2CID 123018692 .

[8] Берхоп, Эрик (1933). Ленточные спектры двухатомных молекул (MSc). Университет Мельбурна.

[9] Цян, Ю.; и др. (2010). «Свойства лямбда(1520)-резонанса по данным высокоточного электропроизводства». Буквы по физике Б. 694 (2): 123–128. arXiv : 1003.5612 . Бибкод : 2010PhLB..694..123Q . дои : 10.1016/j.physletb.2010.09.052 . S2CID 119290870 .

[10] «Информация для СМИ: самая тяжелая известная антиматерия» . bnl.gov. Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 г. Проверено 10 марта 2013 г.

[11] Брамфилд, Джефф (1 марта 2001 г.). «Невероятное сокращающееся ядро» . Фокус физического обзора . Том. 7, нет. 11.

[Quadt-12] Квадт, А. (2006). «Физика топ-кварков на адронных коллайдерах» (PDF) . Европейский физический журнал C . 48 (3): 835–1000. Бибкод : 2006EPJC...48..835Q . дои : 10.1140/epjc/s2006-02631-6 . S2CID 121887478 .

[13] Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). «Барионы» (PDF) . Сводные таблицы частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли .

[14] Кернер, Дж.Г.; Кремер, М.; Пиржол, Д. (1994). «Тяжелые барионы». Прогресс в области физики элементарных частиц и ядерной физики . 33 : 787–868. arXiv : hep-ph/9406359 . Бибкод : 1994ПрПНП..33..787К . дои : 10.1016/0146-6410(94)90053-1 . S2CID 118931787 .

[HoKim-15] Хо-Ким, Куанг; Фам, Сюань Йем (1998). «Кварки и симметрия SU (3)». Элементарные частицы и их взаимодействия: понятия и явления . Берлин: Springer-Verlag. п. 262. ИСБН 978-3-540-63667-0 . ОСЛК 38965994 . Поскольку топ-кварк распадается до того, как он может быть адронизирован, ограничений нет. $t{\bar {t}}$ состояний и никаких мезонов и барионов с верхним ароматом... .

[PDGCharmedLamdba-16] Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
_c » (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.

[17] Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л ⁺
_c » (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса Беркли.

[PDGBottomLambda0-18] Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л
_b » (PDF) . Списки частиц. Лаборатория Лоуренса Беркли.

[19] Амслер, К.; и др. (Группа данных о частицах) (2008). "
л ⁰
_б » (PDF) . Режимы распада. Лаборатория Лоуренса Беркли.

[PDGSigma-20] Зила, Пенсильвания; и др. (Группа данных о частицах) (14 августа 2020 г.). «Обзор физики элементарных частиц» . Успехи теоретической и экспериментальной физики . 2020 (8): 083C01. Бибкод : 2020PTEP.2020h3C01P . дои : 10.1093/ptep/ptaa104 . hdl : 10481/66389 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]