Фи-мезон

Не путать с Ф. ⁻⁻ , ранее считавшийся пентакварком .

Фи-мезон

Диаграмма Фейнмана наиболее распространенная φ распад мезона
Состав	φ 0 : с с
Статистика	бозонный
Семья	Мезоны
Взаимодействия	Сильная , Слабая , Гравитация , Электромагнетизм
Символ	φ , φ 0
Античастица	Себя
Теоретический	Джей Джей Сакурай (1962)
Обнаруженный	PL Connolly et al. (1962)
Типы	1
Масса	1 019 , 461 ± 0,020 МэВ/ c 2
Средний срок службы	(1.55 ± 0.01) × 10 −22 с
Распадается на	К + + К − К 0 С + К 0 л р + п п + + п 0 + п −
Электрический заряд	0
Вращаться	1
Изоспин	0
Гиперзаряд	0
Паритет	−1
C-паритет	−1

В физике элементарных частиц фи -мезон или
φ
Мезон — векторный мезон, образованный странным кварком и странным антикварком . Это был
φ
необычная склонность мезона распадаться на
К ⁰
и
К ⁰
это привело к открытию правила OZI . Он имеет массу 1019,461 / ± . 0,020 МэВ с ² и среднее время жизни 1,55±0,01 × 10 ⁻²² с .

Характеристики

Наиболее распространенные формы распада
φ
мезон
К ⁺

К ⁻
при 48,9% ± 0,5% ,
К ⁰
_С
К ⁰
_L при 34,2% ± 0,4% и различные неразличимые комбинации
р
с и пионы на уровне 15,3% ± 0,3% . Во всех случаях он распадается под действием сильного взаимодействия . Пионный канал наивно был бы доминирующим каналом распада, потому что коллективная масса пионов меньше, чем у каонов, что делает его энергетически выгодным; однако это подавляется правилом OZI.

Название частицы	Частица символ	Античастица символ	Кварк содержание	Масса покоя ( МэВ / c 2 )	я Г	Дж ПК ​	С	С	Б'	Средний срок службы ( с )	Обычно распадается на (>5% распадов)
Фи-мезон	φ (1020)	Себя	с с	1,019.461 ± 0.020	0 −	1 −−	0	0	0	1.55 ± 0.01 × 10 −22 [ф]	К + + К − или К 0 С + К 0 Л или ( р + п ) / ( п + + п 0 + п − )

Кварковый состав
φ
мезон можно рассматривать как смесь между
с

с
,
в

в
, и
д

д
утверждает, но это почти чистый
с

с
состояние. Это можно показать, разобрав волновую функцию
φ
на составные части. Мы видим, что
φ
и
ой
мезоны представляют собой смеси волновых функций SU(3) следующим образом.

$\phi =\psi _{8}\cos \theta -\psi _{1}\sin \theta$,

$\omega =\psi _{8}\sin \theta +\psi _{1}\cos \theta$,

где

$\theta$ – нонетный угол смешивания,

$\psi _{8}={\frac {u{\overline {u}}+d{\overline {d}}-2s{\overline {s}}}{\sqrt {6}}}$ и

$\psi _{1}={\frac {u{\overline {u}}+d{\overline {d}}+s{\overline {s}}}{\sqrt {3}}}$.

Угол смешивания, при котором компоненты полностью разделяются, можно рассчитать как ${\textstyle \arctan {\frac {1}{\sqrt {2}}}\approx 35.3^{\circ }}$. Угол смешивания
φ
и
ой
состояний рассчитывается на основе масс каждого состояния и составляет около 35˚, что очень близко к максимальной развязке. Таким образом,
φ
мезон почти чистый
с

с
состояние.

История

Существование
φ
Мезон был впервые предложен японско-американским физиком элементарных частиц Дж. Дж. Сакураи в 1962 году как резонансное состояние между
К ⁰
и
К ⁰
. Он был открыт позже, в 1962 г., П. Л. Коннолли и др. в 20-дюймовой водородной пузырьковой камере Синхротрона переменного градиента (AGS) в Брукхейвенской национальной лаборатории в Аптауне, штат Нью-Йорк, во время изучения
К ⁻

п ⁺
столкновения при энергии примерно 2,23   ГэВ/ с . По сути, в реакции участвовал пучок
К ⁻
Его ускоряют до высоких энергий для столкновения с протонами.

The
φ
мезон имеет несколько возможных режимов распада. Наиболее энергетически выгодный режим предполагает
φ
мезон распадается на 3 пиона , чего и следовало ожидать наивно. Однако вместо этого мы наблюдаем, что чаще всего он распадается на 2 каона . Между 1963 и 1966 годами три человека, Сусуму Окубо , Джордж Цвейг и Джугоро Иидзука, каждый независимо друг от друга предложил правило, объясняющее наблюдаемое подавление распада 3-пиона. Это правило теперь известно как правило OZI и в настоящее время является общепринятым объяснением необычно долгого времени жизни
Дж/п
и
ϒ
мезоны. А именно, в среднем они длятся ~7×10 ⁻²¹ с и ~ 1,5 × 10 ⁻²⁰ соответственно . Это сравнивается с нормальным средним временем жизни мезона, распадающегося под действием сильного взаимодействия, которое составляет порядка 10 ⁻²³ с .

В 1999 году
φ
завод под названием DAFNE (или DA
φ
NE, поскольку F означает "
φ
Фабрика») начала работу по изучению распада
φ
мезон во Фраскати , Италия . Он производит
φ
мезоны посредством электрон - позитронных столкновений. Он имеет множество детекторов, в том числе детектор KLOE , который работал в начале своей работы.

См. также

• Чармоний
• Список мезонов
• Список частиц
• Кварковая модель