Barión lambda

barión hecho de combinaciones específicas de quarks

Los bariones Lambda (Λ) son una familia de partículas subatómicas de hadrones que contienen un quark up , un quark down y un tercer quark de una generación de sabor superior , en una combinación en la que la función de onda cuántica cambia de signo sobre el sabor de dos quarks cualesquiera. intercambiado (por lo tanto, difiere de un barión Sigma ). Por lo tanto , son bariones , con isospín total de 0, y tienen carga eléctrica neutra o carga elemental +1.

Visión general

El barión Lambda
Λ⁰
fue descubierto por primera vez en octubre de 1950, por VD Hopper y S. Biswas de la Universidad de Melbourne , como una partícula V neutra con un protón como producto de desintegración, distinguiéndola correctamente como barión , en lugar de mesón , ^[1] es decir diferente en tipo del mesón K descubierto en 1947 por Rochester y Butler; ^[2] fueron producidos por rayos cósmicos y detectados en emulsiones fotográficas voladas en un globo a 70.000 pies (21.000 m). ^[3] Aunque se esperaba que la partícula viviera durante~ 10 ⁻²³  s , ^[4] en realidad sobrevivió durante~ 10 ⁻¹⁰  s . ^[5] La propiedad que hizo que viviera tanto tiempo se denominó extrañeza y condujo al descubrimiento del extraño quark. ^[4] Además, estos descubrimientos llevaron a un principio conocido como la conservación de la extrañeza , donde las partículas ligeras no se descomponen tan rápidamente si exhiben extrañeza (porque los métodos no débiles de descomposición de partículas deben preservar la extrañeza del barión en descomposición). ^[4] El
Λ⁰
con su estructura de quark uds puede decaer por la fuerza débil como esta: su quark s (es decir: extraño) decae a (1) au quark, que luego se une con los quarks u & d restantes para formar un protón, y (2) el fuerza débil
W^-
bosón que luego decae a un
π^-
partícula. ^[6]

En 1974 y 1975, un equipo internacional en el Fermilab que incluía a científicos del Fermilab y siete laboratorios europeos bajo el liderazgo de Eric Burhop llevó a cabo una búsqueda de una nueva partícula, cuya existencia había predicho Burhop en 1963. Él había sugerido que el neutrino las interacciones podrían crear  partículas de corta duración (quizás tan bajas como ^10-14 s) que podrían detectarse con el uso de emulsión nuclear . El experimento E247 en Fermilab detectó con éxito partículas con una vida útil del orden de ^10-13  s. Un experimento de seguimiento WA17 con el SPS confirmó la existencia del
Λ⁺
_c (barión Lambda encantado), con un tiempo de vuelo de (7,3 ± 0,1) × 10 ⁻¹³  s . ^{[7] [8]}

En 2011, el equipo internacional de JLab utilizó mediciones de espectrómetro de alta resolución de la reacción H (e, e′K ⁺ ) X en Q ² pequeño (E-05-009) para extraer la posición polar en el plano de energía compleja ( firma primaria de una resonancia) para el Lambda (1520) con masa = 1518,8 MeV y ancho = 17,2 MeV que parecen ser más pequeños que sus valores Breit-Wigner. ^[9] Esta fue la primera determinación de la pole position para un hyperon .

El barión Lambda también se ha observado en núcleos atómicos llamados hipernúcleos . Estos núcleos contienen la misma cantidad de protones y neutrones que un núcleo conocido, pero también contiene una o, en raras ocasiones, dos partículas Lambda. ^[10] En tal escenario, el Lambda se desliza hacia el centro del núcleo (no es un protón o un neutrón, y por lo tanto no se ve afectado por el principio de exclusión de Pauli ), y une el núcleo más estrechamente debido a su interacción a través de la fuerza fuerte. En un isótopo de litio (Λ ⁷ Li), hizo que el núcleo fuera un 19% más pequeño. ^[11]

Tipos de bariones lambda

Los bariones lambda suelen estar representados por los símbolos
Λ⁰
,
Λ⁺
_c,
Λ⁰
_b, y
Λ⁺
_t. En esta notación, el carácter de superíndice indica si la partícula es eléctricamente neutra ( ⁰ ) o tiene una carga positiva ( ⁺ ). El carácter de subíndice , o su ausencia, indica si el tercer quark es un quark extraño (
Λ⁰
) (sin subíndice), un quark charm (
Λ⁺
_c) , un quark de fondo (
Λ⁰
_b) , o un quark top (
Λ⁺
_t) . Los físicos no esperan observar un barión Lambda con un quark top porque el modelo estándar de física de partículas predice que la vida media de los quarks top es aproximadamente5 × 10 ⁻²⁵ segundos; ^[12] que es aproximadamente 1 / 20 de la escala de tiempo media para interacciones fuertes , lo que indica que el quark top decaería ante un baryon Lambda podría formar un hadrones .

Los símbolos se encuentran en esta lista son: I ( isospin ), J ( momento angular número total cuántica ), P ( paridad ), Q ( carga ), S ( extrañeza ), C ( charmness ), B '( bottomness ), T ( topness ), u ( quark arriba ), d ( quark abajo ), s ( quark extraño ), c ( quark encanto ), b ( quark inferior ), t ( quark superior ), así como otras partículas subatómicas.

Las antipartículas no se enumeran en la tabla; sin embargo, simplemente habrían cambiado todos los quarks a antiquarks, y Q, B, S, C, B ′, T, serían de signos opuestos. Los valores de I, J y P en rojo no se han establecido firmemente mediante experimentos, pero son predichos por el modelo de quarks y son consistentes con las mediciones. ^{[13] [14]} La Lambda superior (
Λ⁺
_t) se enumera para comparar, pero no se espera que se observe, porque los quarks superiores se desintegran antes de que tengan tiempo de hadronizar . ^[15]

Bariones lambda

Nombre de la partícula	Símbolo	Contenido de Quark	Masa en reposo ( MeV / c 2 )	I	J P	Q ( e )	S	C	B'	T	Vida media ( s )	Comúnmente decae a
Lambda [5]	Λ0	tuDs	1 115 0.683 ± 0.006	0	1 / 2 +	0	−1	0	0	0	(2.631 ± 0.020) × 10 −10	pag+ + π- o norte0 + π0
Lambda encantada [16]	Λ+ c	tuDC	2 286 0,46 ± 0,14	0	1 / 2 +	+1	0	+1	0	0	(2,00 ± 0,06) × 10 −13	Ver Λ+ c modos de decaimiento
Lambda inferior [17]	Λ0 b	tuDB	5 620 0,2 ± 1,6	0	1 / 2 +	0	0	0	−1	0	1.409+0,055 −0,054× 10 −12	Ver Λ0 b modos de decaimiento
top Lambda †	Λ+ t	tuDt	-	0	1 / 2 +	+1	0	0	0	+1	-	-

^† ^ Partícula no observada, porque el quark top decae antes de que se hadronice.

Ver también

• Lista de bariones

Referencias

1. Tolva, VD; Biswas, S. (1950). "Evidencia sobre la existencia de la nueva partícula neutra elemental inestable". Phys. Rev . 80 (6): 1099. Bibcode : 1950PhRv ... 80.1099H . doi : 10.1103 / physrev.80.1099 .
2. Rochester, GD; Mayordomo, CC (1947). "Evidencia de la existencia de nuevas partículas elementales inestables". Naturaleza . 160 (4077): 855–7. Código Bibliográfico : 1947Natur.160..855R . doi : 10.1038 / 160855a0 . PMID 18917296 . 
3. País, Abraham (1986). Inward Bound . Prensa de la Universidad de Oxford. págs.  21 , 511–517.
4. El extraño Quark
5. Amsler, C .; et al. (2008). "Λ" (PDF) . Grupo de datos de partículas. Listados de partículas. Laboratorio Lawrence Berkeley.
6. lambda cero decae en un protón y un pi-menos a través de la interacción débil
7. Massey, Harrie ; Davis, DH (noviembre de 1981). "Eric Henry Stoneley Burhop 31 de enero de 1911 - 22 de enero de 1980". Memorias biográficas de miembros de la Royal Society . 27 : 131-152. doi : 10.1098 / rsbm.1981.0006 . JSTOR 769868 . 
8. Burhop, Eric (1933). Los espectros de banda de moléculas diatómicas (MSc). Universidad de Melbourne.
9. Qiang, Y .; et al. (2010). "Propiedades de la resonancia Lambda (1520) a partir de datos de electroproducción de alta precisión". Physics Letters B . 694 (2): 123-128. arXiv : 1003.5612 . doi : 10.1016 / j.physletb.2010.09.052 .
10. "Aviso a los medios: la antimateria más pesada conocida" . bnl.gov.
11. Brumfiel, Geoff (1 de marzo de 2001). "El increíble núcleo que se encoge" . Enfoque de revisión física . 7 (11).
12. Quadt, A. (2006). "Física de quarks superior en colisionadores de hadrones" (PDF) . Physical Europea Diario C . 48 (3): 835–1000. Código Bibliográfico : 2006EPJC ... 48..835Q . doi : 10.1140 / epjc / s2006-02631-6 .
13. Amsler, C .; et al. (2008). "Bariones" (PDF) . Grupo de datos de partículas. Tablas de resumen de partículas. Laboratorio Lawrence Berkeley.
14. Körner, JG; Krämer, M .; Pirjol, D. (1994). "Bariones pesados". Progresos en Física de Partículas y Nuclear . 33 : 787–868. arXiv : hep-ph / 9406359 . Código bibliográfico : 1994PrPNP..33..787K . doi : 10.1016 / 0146-6410 (94) 90053-1 .
15. Ho-Kim, Quang; Pham, Xuan Yem (1998). "Quarks y SU (3) Simetría". Partículas elementales y sus interacciones: conceptos y fenómenos . Berlín: Springer-Verlag. pag. 262. ISBN 978-3-540-63667-0. OCLC  38965994 . Debido a que el quark top se desintegra antes de que pueda ser hadronizado, no hay estados ligados ni mesones o bariones con sabor superior ...${\displaystyle t{\bar {t}}}$
16. Amsler, C .; et al. (2008). "ΛC" (PDF) . Grupo de datos de partículas. Listados de partículas. Laboratorio Lawrence Berkeley.
17. Amsler, C .; et al. (2008). "ΛB" (PDF) . Grupo de datos de partículas. Listados de partículas. Laboratorio Lawrence Berkeley.

Otras lecturas

• Amsler, C .; et al. (2008). "Revisión de la física de partículas" (PDF) . Physics Letters B . 667 (1–5): 1–6. Código Bibliográfico : 2008PhLB..667 .... 1A . doi : 10.1016 / j.physletb.2008.07.018 .
• Caso, C .; et al. (1998). "Revisión de la física de partículas". Physical Europea Diario C . 3 (1–4): 1–783. Código Bibliográfico : 1998EPJC .... 3 .... 1P . doi : 10.1007 / s10052-998-0104-x .
• Nave, R. (12 de abril de 2005). "El Lambda Baryon" . Hiperfísica . Consultado el 14 de julio de 2010 .