Каони або K-мезони — група чотирьох мезонів, для яких характерне квантове число дивність. До складу каонів входить дивний кварк. Чотири каони позначаються: K-, K+, K0 та K0.
Дивність каонів у тому, що вони народжуються при сильній взаємодії, а розпадаються тільки через слабку взаємодію, а тому мають порівняно довгий час життя. Два нейтральних каони народжуються парами внаслідок сильної взаємодії, але згодом за допомогою механізму, який називають , перетворюються на суміш двох інших каонів: нейтрального каона з довгим часом життя і нейтрального каона з коротким часом життя. Часи життя цих двох частинок відрізняються на три порядки.
Каони відіграли значну роль у встановлені фундаментальних законів збереження.
Властивості
Назва | Частинка символ | Анти- частинка символ | Складові кварки | маса спокою (МеВ/c2) | IG | JPC | S | C | B' | Час життя (с) | Зазвичай розпадається на (>5 % розпадів) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Заряджений каон | К+ | К- | us | 493.677±0.016 | 1/2 | 0− | 1 | 0 | 0 | (1.2380±0.0021)×10−8 | μ+ + νμ або π+ + π0 |
Нейтральний каон | K0 | K0 | ds | 497.614±0.024 | 1⁄2 | 0− | 1 | 0 | 0 | невизначений [a] | невизначено [a] |
Короткий каон | KS0 | власна | [b] | 497.614±0.024[c] | 1⁄2 | 0− | нв | 0 | 0 | (8.953±0.005)×10−11 | π+ + π- або π0 + π0 |
Довгий каон | KL0 | власна | [b] | 497.614±0.024[c] | 1⁄2 | 0− | нв | 0 | 0 | (5.116±0.020)×10−8 | π+ + e- + νe або π- + e+ + νe або |
[a]↑ Власний стан сильної взаємодії. Час життя не визначений)
[b]↑ Власний стан слабкої взаємодії. В будові пропущений малий член, який відповідає за порушення CP-інваріантності.
[c]↑ Маси короткого і довгого нейтральних каонів зазначені рівними масам нейтральних каонів. Однак, відомо, що між масами довгого і короткого каонів існує різниця порядка 2.2×10−11 МеВ/с.
Особливості нейтральних каонів
Каон K0 має античастинку K0. Ця частинка народжується в реакціях при участі сильної взаємодії. Однак, вона не є власним станом оператора CP-парності. Внаслідок слабкої взаємодії стани K0 та K0 змішуються. Тобто, якщо при народженні утворюється пучок K0-каонів, то на деякій віддалі від джерела летить уже змішаний пучок K0 та K0.
Власними станами оператора CP-парності є стани K01 та K02.
- .
- .
Стан K01 має CP-парність , стан K02 має . Виходячи з міркувань збереження CP-парності, K01 розпадається на два піони, а K02 на три піони. Розпад на два піони проходить набагато швидше, ніж розпад на три піони, тому початковий пучок K0-каонів на значній віддалі від джерела стає пучком K02-каонів, який, виходячи з міркувань збереження CP-парності, не повинен розпадатися на два піони.
Проте, як показали експерименти, пучок каонів навіть на значній віддалі від джерела, розпадається із невеликою імовірністю на два піони, що свідчить про незбереження CP-парності.
Відповідно, справжніми частинками є не власні частинки оператора CP-парності K01 та K02, а інші частинки, які позначають K0S та K0L.
Історія досліджень
Уперше каони спостерігали та в 1947, проводячи дослідження космічних променів з камерою Вілсона в Манчестерському університеті. Вони помітили, що якась нейтральна частинка розпадається на два заряджені піони, а якась заряджена частинка розпадається на заряджений піон і ще щось. Маса цих частинок була приблизно рівною половині маси протона.
У 1950 дослідники з Калтеху встановили камеру Вілсона на з метою дослідження космічних променів. Вони підтвердили випадки таких реакцій. Після цього експеримент повторяли в багатьох гірських лабораторіях, і до 1953 невідомі частинки отримали назву К-мезонів. Легші мезони, піони та мюони назвали L-мезонами, а все, що було важче від протона — гіперонами.
Розпад К-мезонів відбувався повільно, за часи порядка 10−10с, тоді як утворення за часи порядка 10−23с. Для пояснення цього постулював існування квантового числа, яке він назвав дивністю. Дивність зберігається при сильній, але не зберігається при слабій взаємодії.
Порушення парності
Незабаром виявилося, що каони розпадаються не тільки на два піони, а й на три. Три піони мають інші парність, ніж два, тож спочатку думали, що спостерігаються різні частинки з близькими масами. Однак, після того, як було доведено, що при слабкій взаємодії парність не зберігається, проблема вирішилася.
Порушення CP інваріантності
У 1964 Джеймс Кронін та Вал Фітч із Брукгейвенської національної лабораторої експериментально довели, що в реакціях із каонами не зберігається також комбінація парності і зарядової парності. КL розпадається на два піони. За це відкриття вони були нагороджені Нобелівською премією за 1980.
Див. також
Джерела
- Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. — М. : Мир, 1979. — 736 с.
Примітки
- C. Amsler et al. (2008): Particle listings — К+ та K- мезони [ 30 січня 2017 у Wayback Machine.]
- C. Amsler et al. (2008): Particle listings — К0 мезони [ 26 січня 2017 у Wayback Machine.]
- C. Amsler et al. (2008): Particle listings — Короткий K0 мезон [ 11 лютого 2017 у Wayback Machine.]
- C. Amsler et al. (2008): Particle listings — Довгий K0 мезон [ 30 січня 2017 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Kaon znachennya Kaoni abo K mezoni grupa chotiroh mezoniv dlya yakih harakterne kvantove chislo divnist Do skladu kaoniv vhodit divnij kvark Chotiri kaoni poznachayutsya K K K0 ta K 0 Divnist kaoniv u tomu sho voni narodzhuyutsya pri silnij vzayemodiyi a rozpadayutsya tilki cherez slabku vzayemodiyu a tomu mayut porivnyano dovgij chas zhittya Dva nejtralnih kaoni narodzhuyutsya parami vnaslidok silnoyi vzayemodiyi ale zgodom za dopomogoyu mehanizmu yakij nazivayut peretvoryuyutsya na sumish dvoh inshih kaoniv nejtralnogo kaona z dovgim chasom zhittya i nejtralnogo kaona z korotkim chasom zhittya Chasi zhittya cih dvoh chastinok vidriznyayutsya na tri poryadki Kaoni vidigrali znachnu rol u vstanovleni fundamentalnih zakoniv zberezhennya VlastivostiNazva Chastinka simvol Anti chastinka simvol Skladovi kvarki masa spokoyu MeV c2 IG JPC S C B Chas zhittya s Zazvichaj rozpadayetsya na gt 5 rozpadiv Zaryadzhenij kaon K K us 493 677 0 016 1 2 0 1 0 0 1 2380 0 0021 10 8 m nm abo p p0 p p p abo p0 e neNejtralnij kaon K0 K 0 ds 497 614 0 024 1 2 0 1 0 0 neviznachenij a neviznacheno a Korotkij kaon KS0 vlasna ds sd 2 displaystyle mathrm tfrac d bar s s bar d sqrt 2 b 497 614 0 024 c 1 2 0 nv 0 0 8 953 0 005 10 11 p p abo p0 p0Dovgij kaon KL0 vlasna ds sd 2 displaystyle mathrm tfrac d bar s s bar d sqrt 2 b 497 614 0 024 c 1 2 0 nv 0 0 5 116 0 020 10 8 p e ne abo p e n e abo p m nm abo p m n m abo p0 p0 p0 abo p p0 p a Vlasnij stan silnoyi vzayemodiyi Chas zhittya ne viznachenij b Vlasnij stan slabkoyi vzayemodiyi V budovi propushenij malij chlen yakij vidpovidaye za porushennya CP invariantnosti c Masi korotkogo i dovgogo nejtralnih kaoniv zaznacheni rivnimi masam nejtralnih kaoniv Odnak vidomo sho mizh masami dovgogo i korotkogo kaoniv isnuye riznicya poryadka 2 2 10 11 MeV s Osoblivosti nejtralnih kaonivKaon K0 maye antichastinku K 0 Cya chastinka narodzhuyetsya v reakciyah pri uchasti silnoyi vzayemodiyi Odnak vona ne ye vlasnim stanom operatora CP parnosti Vnaslidok slabkoyi vzayemodiyi stani K0 ta K 0 zmishuyutsya Tobto yaksho pri narodzhenni utvoryuyetsya puchok K0 kaoniv to na deyakij viddali vid dzherela letit uzhe zmishanij puchok K0 ta K 0 Vlasnimi stanami operatora CP parnosti ye stani K01 ta K02 K10 K0 K 02 displaystyle K 1 0 frac K 0 bar K 0 sqrt 2 K20 K0 K 02 displaystyle K 2 0 frac K 0 bar K 0 sqrt 2 Stan K01 maye CP parnist hCP 1 displaystyle eta CP 1 stan K02 maye hCP 1 displaystyle eta CP 1 Vihodyachi z mirkuvan zberezhennya CP parnosti K01 rozpadayetsya na dva pioni a K02 na tri pioni Rozpad na dva pioni prohodit nabagato shvidshe nizh rozpad na tri pioni tomu pochatkovij puchok K0 kaoniv na znachnij viddali vid dzherela staye puchkom K02 kaoniv yakij vihodyachi z mirkuvan zberezhennya CP parnosti ne povinen rozpadatisya na dva pioni Prote yak pokazali eksperimenti puchok kaoniv navit na znachnij viddali vid dzherela rozpadayetsya iz nevelikoyu imovirnistyu na dva pioni sho svidchit pro nezberezhennya CP parnosti Vidpovidno spravzhnimi chastinkami ye ne vlasni chastinki operatora CP parnosti K01 ta K02 a inshi chastinki yaki poznachayut K0S ta K0L Istoriya doslidzhenUpershe kaoni sposterigali ta v 1947 provodyachi doslidzhennya kosmichnih promeniv z kameroyu Vilsona v Manchesterskomu universiteti Voni pomitili sho yakas nejtralna chastinka rozpadayetsya na dva zaryadzheni pioni a yakas zaryadzhena chastinka rozpadayetsya na zaryadzhenij pion i she shos Masa cih chastinok bula priblizno rivnoyu polovini masi protona U 1950 doslidniki z Kaltehu vstanovili kameru Vilsona na z metoyu doslidzhennya kosmichnih promeniv Voni pidtverdili vipadki takih reakcij Pislya cogo eksperiment povtoryali v bagatoh girskih laboratoriyah i do 1953 nevidomi chastinki otrimali nazvu K mezoniv Legshi mezoni pioni ta myuoni nazvali L mezonami a vse sho bulo vazhche vid protona giperonami Rozpad K mezoniv vidbuvavsya povilno za chasi poryadka 10 10s todi yak utvorennya za chasi poryadka 10 23s Dlya poyasnennya cogo postulyuvav isnuvannya kvantovogo chisla yake vin nazvav divnistyu Divnist zberigayetsya pri silnij ale ne zberigayetsya pri slabij vzayemodiyi Porushennya parnostiNezabarom viyavilosya sho kaoni rozpadayutsya ne tilki na dva pioni a j na tri Tri pioni mayut inshi parnist nizh dva tozh spochatku dumali sho sposterigayutsya rizni chastinki z blizkimi masami Odnak pislya togo yak bulo dovedeno sho pri slabkij vzayemodiyi parnist ne zberigayetsya problema virishilasya Porushennya CP invariantnostiU 1964 Dzhejms Kronin ta Val Fitch iz Brukgejvenskoyi nacionalnoyi laboratoroyi eksperimentalno doveli sho v reakciyah iz kaonami ne zberigayetsya takozh kombinaciya parnosti i zaryadovoyi parnosti KL rozpadayetsya na dva pioni Za ce vidkrittya voni buli nagorodzheni Nobelivskoyu premiyeyu za 1980 Div takozhTeta tau paradoksDzherelaFrauenfelder G Henli E Subatomnaya fizika M Mir 1979 736 s PrimitkiC Amsler et al 2008 Particle listings K ta K mezoni 30 sichnya 2017 u Wayback Machine C Amsler et al 2008 Particle listings K0 mezoni 26 sichnya 2017 u Wayback Machine C Amsler et al 2008 Particle listings Korotkij K0 mezon 11 lyutogo 2017 u Wayback Machine C Amsler et al 2008 Particle listings Dovgij K0 mezon 30 sichnya 2017 u Wayback Machine