Hiperony (z gr. hyper "ponad") – grupa ciężkich cząstek ( barionów ), zawierających przynajmniej jeden kwark dziwny (s). Zaliczane są w związku z tym do cząstek dziwnych .

Hiperony mają masy większe od masy nukleonu , ale mniejsze niż dwa nukleony.

Charakterystyka

Hiperony są hadronami , a więc cząstkami oddziałującymi silnie . Są one fermionami , więc posiadają spin połówkowy i podlegają statystyce Fermiego-Diraca . Jako bariony, są one zbudowane z kwarków . W przypadku hiperonów są to kwarki lekkie, w tym co najmniej jeden kwark s; cząstki zawierające cięższe kwarki ( c , b ), nie są nazywane hiperonami.

Hiperony są cząstkami nietrwałymi, o czasach życia od 10⁻²⁰ do 10⁻¹⁰ sekundy. Zazwyczaj rozpadają się na protony lub neutrony i mezony . Swobodne neutrony i mezony są cząstkami nietrwałymi, więc ulegają dalszemu rozpadowi.

Rodzaje hiperonów

Dekuplet barionowy. Grupa cząstek (barionów) o całkowitym spinie 3/2, zawierających w swoim składzie kwarki u, d i s. Sześć cząstek położonych najniżej, to hiperony.

Hiperony różnią się dziwnością i ładunkiem elektrycznym, co wynika z ich składu kwarkowego. Najlżejszy hiperon lambda (Λ0) rozpada się przez oddziaływanie słabe , co wiąże się z jego względnie długim czasem życia (~10^-10 s), który umożliwia, żeby ta cząstka mogła połączyć się z nukleonami budując twór podobny do jądra atomowego ( hiperjądro ). Odkryto również hiperjądra z cięższym hiperonem Σ- .

Istnieją hiperony o symbolach Λ⁰, Σ, Ξ oraz Ω− (w kolejności wzrostu masy) i kilka ich stanów rezonansowych .

Badania nad hiperonami

Pierwsze badania dotyczące hiperonów podjęto już w latach 50. XX wieku. Badania te przyczyniły się do stworzenia przez fizyków klasyfikacji cząstek elementarnych , których odkryto w tamtym okresie bardzo wiele.

Istnienie hiperonu Ω⁻ zostało przewidziane teoretycznie, zanim został zaobserwowany. Cząstka ta posiada dziwność równą -3, więc aby mogła ona się rozpaść na proton lub neutron (cząstki te nie posiadają dziwności), musi zajść kilka słabych rozpadów z wymianą zapachu .

Teoria Murraya Gell-Manna , wiążąca znane wówczas bariony z reprezentacją grupy SU(3), przewidywała istnienie takiej właśnie cząstki. Gell-Mann opracował swoją klasyfikację cząstek w 1962 roku (nazywając ją ośmioraką ścieżką - ang. Eightfold Way), a wkrótce znalazła ona potwierdzenie. W trakcie badań przeprowadzonych w 1964 roku przy użyciu akceleratora cząstek RHIC, znajdującego się w Brookhaven National Laboratory w USA, zaobserwowano właśnie hiperony Ω⁻.

Obecnie badania nad hiperonami prowadzone są w laboratoriach na całym świecie, m.in. w CERN-ie , laboratoriach Fermilab , SLAC , Laboratorium Jeffersona, Brookhaven National Laboratory, KEK i innych. Fizycy skupiają się na badaniach dotyczących łamania symetrii przy rozpadach, pomiaru spinu i badania stanów wzbudzonych hiperonów, oraz poszukiwaniach hipotetycznych cząstek takich jak np. pentakwark .

Zobacz też

• materia dziwna
• gwiazda dziwna