Kaon

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kaon (mezon K) – najlżejsza cząstka o niezerowej dziwności, mezon K jest bozonem o spinie 0. Antycząstką kaonu jest antykaon.

Występują cztery rodzaje kaonów, izodublet zawierający kwark dziwny s:

K^{-}=\bar{u}s
\bar{K}^{0}=\bar{d}s

oraz izodublet zawierający kwark anty-dziwny \bar{s}

K^{+}=u\bar{s}
K^{0}=d\bar{s}

Kaony neutralne[edytuj | edytuj kod]

Mieszanie K^{0} i \bar{K}^{0}[edytuj | edytuj kod]

Z punktu widzenia oddziaływań silnych, zachowujących dziwność K^{0} oraz \bar{K}^{0} są innymi cząstkami.

Mezon K0 występuje w dwóch odmianach: długożyjącej, oznaczanej jako K0L i krótkożyjącej K0S, które można zapisać jako następujące kombinacje liniowe:

| K^{0}_{S} \rangle= p| K^{0} \rangle + q| \bar{K}^{0} \rangle
| K^{0}_{L} \rangle= p| K^{0} \rangle - q| \bar{K}^{0} \rangle

Rozpady[edytuj | edytuj kod]

K0S rozpada się prawie wyłącznie na pary pionów[1]:

  • K^0_S \rightarrow \pi^+\pi^- – 69,2%
  • K^0_S \rightarrow 2\pi^0 – 30,7%

Główne kanały rozpadu K0L:

  • K^0_L \rightarrow \pi^\pm e^\mp\nu_e – 40,5%
  • K^0_L \rightarrow \pi^\pm\mu^\mp\nu_\mu – 27,1%
  • K^0_L \rightarrow 3\pi^0 – 19,5%
  • K^0_L \rightarrow \pi^+\pi^-\pi^0 – 12,5%

Regeneracja kaonów K0S[edytuj | edytuj kod]

Po rozpadzie K0S, wiązka K0 zawiera wyłącznie K0L. Jeśli taka wiązka zostanie przepuszczona przez cienką warstwę materiału, za tą warstwą w składzie wiązki znów pojawią się K0S. Jest to skutek różnych rodzajów oddziaływań K0 i K0 z materią. Proces nazywany jest regeneracją kaonów.

Złamanie symetrii CP[edytuj | edytuj kod]

Rozpady tych dwóch cząstek łamią symetrię CP (zamiana cząstka-antycząstka + inwersja przestrzenna).

Kaony naładowane[edytuj | edytuj kod]

Struktura kaonu plus: składa się z kwarka u i antykwarka s
K^{+} = u\bar{s}
K^{-} = \bar{u}s
m=493,677 ± 0,013 MeV
τ = (1,234 ± 0,0024) 10-8 s

Rozpady[edytuj | edytuj kod]

Główne kanały rozpadu K+:

  • K^+ \rightarrow \mu^+\nu_\mu – 63,5%
  • K^+ \rightarrow \pi^+\pi^0 – 13,5%

Rozpady K- są analogiczne.

Zagadka τ-θ[edytuj | edytuj kod]

Początkowo były znane dwa dziwne dodatnio naładowane mezony, różniące się sposobem rozpadu:

  1. \theta^{+} \rightarrow \pi^{+} + \pi^0
  2. \tau^{+} \rightarrow \pi^{+} + \pi^{+} + \pi^{-}

Stany końcowe tych reakcji miały różną parzystość. Ponieważ wcześniej przyjmowano, że parzystość jest zawsze zachowana, mezony τ i θ musiałyby być różnymi cząstkami. Precyzyjne pomiary masy i czasu życia nie pokazały jednak żadnej różnicy między nimi, wydawały się identyczne. Rozwiązaniem tej zagadki okazało się złamanie parzystości w oddziaływaniach słabych. Oba mezony oddziałują słabo, więc ta reakcja nie musi wbrew początkowym oczekiwaniom zachowywać parzystości. Oba rozpady mogą więc rozpoczynać się od tej samej cząstki, którą w rezultacie nazwano K+.

Przypisy

  1. J. Beringer et al. (Particle Data Group), Phys. Rev. D86, 010001 (2012)