Странность

Аромат в физике элементарных частиц

Ароматы и квантовые числа: Лептонное число: L Барионное число: B Странность: S Очарование: C Прелесть: B' Истинность: T Спин Изоспин: I или Iz Слабый изоспин: Tz Электрический заряд: Q Комбинации: Гиперзаряд: Y Y=2(Q-Iz) Y=B+S+C+B'+T Слабый гиперзаряд: YW YW=2(Q-Tz) YW=B−L См. также: CPT-инвариантность CKM-матрица CP-инвариантность Хиральность

В физике элементарных частиц странность S — квантовое число, необходимое для описания определенных короткоживущих частиц. Странность частицы определяется как:

$S = N_{\overline{s}} - N_s$

где

$N_{\overline{s}}$ — количество странных антикварков и

$N_s \$ — количество странных кварков.

Причина для такого непонятного с первого взгляда определения в том, что концепция странности была определена до открытия существования кварков, и для сохранения смысла изначального определения странный кварк должен иметь странность −1, а странный антикварк должен иметь странность +1.

Для всех ароматов кварков (странность, очарование, прелесть и истинность) правило следующее: значение аромата и электрический заряд кварка имеют одинаковый знак. По этому правилу любой аромат, переносимый заряженным мезоном, имеет тот же знак, что и его заряд.

История возникновения термина

В течение 10 лет, последовавших за открытием пиона в 1947 году, в результате изучения космических лучей и экспериментов на вновь построенных ускорителях высоких энергий таблица элементарных частиц начала быстро пополняться новыми элементарными частицами. За это время их было открыто свыше 30. Первыми из открытых частиц были K-мезоны или каоны, частицы с массой ~500 МэВ. Затем были обнаружены тяжелые частицы Λ и Σ. Была обнаружена странная особенность вновь открытых частиц — они рождались парами, хотя не были частицей и античастицей. Здесь была другая закономерность. Так, например, при столкновении двух протонов возможна реакция

p + p --> p + Λ + K⁺,

в которой рождаются две странные частицы — Λ-гиперон и K^±-мезон. Образовавшиеся «странные» частицы затем распадались на лептоны, нуклоны и пионы

K⁺ --> μ⁺ + ν_μ , Λ --> p + π^-

K⁺ --> π⁺ + π⁰ , Λ --> n + π⁰.

Вторая особенность поведения странных частиц — большое время жизни. В результате распада Λ образуются сильно взаимодействующие частицы p и π⁺ или n и π⁰.

Поэтому казалось, что время жизни странных частиц должно быть ~10^-22-10^-23 сек. На самом деле их время жизни ~10^-10 сек, характерно для слабого взаимодействия. Для того, чтобы объяснить такое поведение странных частиц, М. Гелл-Манн и К. Нишиджима в 1953 высказали предположение, что странная частица является носителем ещё одного нового квантового числа, которое было названо странностью. Странность сохраняется в сильных взаимодействиях, но не сохраняется в слабых взаимодействиях. Это позволило сразу объяснить и парное рождение странных частиц в реакции сильного взаимодействия и большое время жизни в результате распада, происходящего за счет слабого взаимодействия. Среди вновь открытых странных частиц оказались частицы, имеющие массу покоя больше массы покоя нуклона. Эти частицы были названы гиперонами. К ним относятся Λ,Σ⁰ ,Σ⁺ ,Σ^- ,Ξ⁰ ,Ξ^- ,Ω^-.

Изначально странность была введена для объяснения такого факта, что некоторые частицы, такие, как каоны или некоторые гипероны, всегда рождаются парами. Предполагалось, что в ходе таких реакций сохраняется некая величина — странность.

Странность сохраняется при сильном и электромагнитном взаимодействии, но не при слабых взаимодействиях. Следовательно, самые легкие частицы, содержащие странный кварк, не могут распадаться под действием сильного взаимодействия, и их аномально долгие в этом случае, странные времена жизни привели к их названию. В большинстве случаев странность меняется в ходе реакции на 1. Однако это необязательно выполняется в случае слабого взаимодействия второго порядка, где существует смесь из $K^0$ и $\overline{K}^0$ мезонов.

Пример

$\eta^0$-мезон состоит из одного s-кварка и одного s-антикварка.

См. также

• изоспин
• очарование
• прелесть
• истинность
• гиперзаряд

---

Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Странность. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .

---