Un hipernúcleo es un núcleo que contiene al menos un hiperón (un barión que lleva el número cuántico de extrañeza ) además de los protones y neutrones normales . El número cuántico de extrañeza es conservado por las interacciones fuertes y electromagnéticas , una variedad de reacciones dan acceso a depositar una o más unidades de extrañeza en un núcleo. Los hipernúcleos que contienen el hiperón más ligero, el Lambda , viven lo suficiente como para tener niveles agudos de energía nuclear. Por lo tanto, ofrecen oportunidades para la espectroscopia nuclear , así como para el estudio de mecanismos de reacción y otros tipos defísica nuclear (física hipernuclear).
El primero fue descubierto por Marian Danysz y Jerzy Pniewski en 1952 utilizando la técnica de la emulsión nuclear, basada en su desintegración energética pero retardada. También se han estudiado midiendo los momentos de los mesones K y pi en las reacciones directas de intercambio de extrañeza.
El Hall C [1] y el Hall A [2] del US Jefferson National Laboratory (JLab), en Newport News , Virginia , participan actualmente, entre otros laboratorios internacionales, en la investigación de los hipernúcleos. [3]
Los hipernúcleos pueden estar formados por un núcleo que captura un mesón Lambda o K y evapora neutrones en una reacción nuclear compuesta , o, quizás más fácilmente, por la reacción de intercambio de extrañeza directa.
La física hipernuclear difiere de la de los núcleos normales porque un hiperón, que tiene un número cuántico de extrañeza distinto de cero, puede compartir coordenadas espaciales y de momento con los cuatro estados habituales de nucleones que pueden diferir entre sí en espín e isospín . Es decir, no están restringidos por el principio de exclusión de Pauli de ningún estado de una sola partícula en el núcleo. El estado fundamental del helio-5- Lambda , por ejemplo, debe parecerse al helio -4 más que al helio-5 o al litio -5 y debe ser estable, aparte de la eventual desintegración débil de la lambda con una vida media de 278± 11 ps . [4] Sigmase han buscado hipernúcleos, [5] al igual que núcleos doblemente extraños que contienen bariones en cascada .
Se ha desarrollado una fórmula de masa generalizada tanto para los núcleos normales no extraños como para los hipernúcleos extraños que pueden estimar masas de hipernúcleos que contienen hiperón(es) Lambda, Lambda-Lambda, Sigma, Cascade y Theta+ . [6] [7] Se predicen las líneas de goteo de neutrones y protones para los hipernúcleos y se sugiere la existencia de algunos hipernúcleos exóticos más allá de las líneas de goteo normales de neutrones y protones. [8] Esta fórmula de masa generalizada fue nombrada "fórmula de Samanta" por Botvina y Pochodzalla y se usó para predecir rendimientos relativos de hipernúcleos en multifragmentación de materia nuclear espectadora. [9] [ jerga ]