Каон
-
Каоны и их свойства
- Каоны (K-мезоны) — это группа из четырех мезонов с квантовым числом странности.
- Они состоят из странного кварка и восходящего или нисходящего антикварка.
- Каоны играют важную роль в стандартной модели физики элементарных частиц.
-
Основные свойства каонов
- K− имеет массу 493,677±0,013 МэВ и время жизни 1,2380±0,0020×10-8 с.
- K+ имеет массу и время жизни, равные K−, но экспериментально установлено, что разница в массах составляет 0,032±0,090 МэВ.
- K0 имеет массу 497,648±0,022 МэВ и среднеквадратичный радиус заряда -0,076±0,01 фм2.
- K0 и K0 имеют одинаковую массу и образуют дублет странности +1.
-
Кварковая структура и смешивание нейтральных каонов
- K0 и K0 распадаются слабо и образуют два дублета изоспина.
- K0L и K0S имеют разные времена жизни: K0L — 5,18×10-8 с, K0S — 8,958×10-11 с.
- Смешивание нейтральных каонов приводит к нарушению CP.
-
История открытия каонов
- В 1944 году Луи Лепренс-Ринге обнаружил положительно заряженную частицу.
- В 1947 году Дж.Д. Рочестер и Си-Си. Батлер обнаружили частицы, распадающиеся на пионы.
- В 1949 году Розмари Браун обнаружила частицу, распадающуюся на три пиона.
- В 1950 году на горе Маунт-Уилсон зарегистрировано 30 заряженных и 4 нейтральных «V-частицы».
- В 1953 году Абрахам Паис ввел термин «гиперон» для частиц тяжелее нуклона.
-
Нарушение CP и смешивание нейтральных каонов
- Первоначально считалось, что симметрия CP сохранена.
- Смешивание нейтральных каонов исследовано Мюрреем Гелл-Манном и Абрахамом Пайсом.
- Смешивание нейтральных каонов объясняет нарушение CP.
-
Собственные состояния CP
- K1 имеет CP = +1, K2 имеет CP = -1
- K2 распадается на три пиона, K1 на два пиона
- K2 распадается медленно, K1 быстро
-
Слабые собственные состояния
- KL (K-длинное, τ) и KS (K-короткое, θ)
- KS = K1, KL = K2 по симметрии CP
-
Колебание частиц
- K0 превращается в античастицу K0 и обратно
- K0 распадается на позитрон, античастица на электрон
- Анализ показал распределение массы между KS и KL
-
Регенерация
- Пучок K0 распадается, оставляя KL
- KL взаимодействует с ядрами, KS регенерируется
- Регенерацию наблюдал Орест Пиччони
-
Нарушение CP
- KL распадается на два пиона, что нарушает CP
- Кронин и Фитч получили Нобелевскую премию за открытие
- KL и KS не являются собственными состояниями CP
-
Прямое нарушение CP
- Прямое нарушение CP обнаружено в 2000-х годах
- Нарушение связано с взаимодействием с W-бозоном
-
Дополнительные темы
- Адроны, мезоны, гипероны и аромат
- Странный кварк и кварковая модель
- Четность, сопряжение зарядов, симметрия обращения времени, CPT-инвариантность и нарушение CP
- Нейтринные колебания
- Колебание нейтральной частицы