Hyperon

Ve fyzice částic je hyperon subjaderná částice, dříve považovaná za elementární, která je baryonem (a proto též hadronem a fermionem) s nenulovou podivností lehčím než deuteron (a proto také s nulovým půvabem, nulovou krásou (bottomness) a nulovou pravdou (topness)).

Vlastnosti a chování hyperonů

Delta baryony (čtyři horní částice) a hyperony (šest spodních částic) v kombinačním stromu.

Všechny hyperony jsou fermiony. To znamená, že mají poloviční spin a řídí se Fermiho–Diracovým rozdělením. Všechny interagují silnými interakcemi, což je řadí k hadronům. Jsou složeny ze tří lehkých kvarků, z nichž nejméně jeden je podivný kvark, čímž je řadí mezi metastabilní baryony. Hyperony se rozpadají, ať přímo či nepřímo, na proton nebo neutron a jeden nebo více mezonů v čase 10⁻¹⁰ do 10⁻⁸ sekundy. Rozpad řídí zpravidla slabá interakce (tím se liší hyperony od baryonových rezonancí se stejným kvarkovým složením^{[pozn. 1]}) a proto se při něm nezachovává parita. Názvy a značky vycházejí jako u ostatních baryonů z jejich kvarkového složení.

Hyperon Ω⁻ má podivnost rovnu −3, což umožňuje vícenásobný slabý rozpad se změnou vůně, ukončený vznikem protonu či neutronu. Takový třístupňový rozpad byl objeven při pokusech s kosmickým zářením. Existence hyperonu Ω⁻ byla potvrzena v pokusech na urychlovačích částic, poprvé r. 1964 v Brookhaven National Laboratory, což potvrdilo Murray Gell-Mannův SU(3) model (někdy též označovaný eightfold way, „osmidílná stezka“, názvem inspirovaným buddhismem).

Nejlehčí hyperony s nulovým elektrickým nábojem mohou nahradit jeden nebo více neutronů v jádře a vytvořit tak tzv. hyperjádro.

Historický vývoj definice

Pojmenování hyperon bylo zavedeno jako označení částic (tehdy považovaných za elementární) těžších než neutron^{[pozn. 2]}, ale lehčích než deuteron.^[1] Po zavedení podivnosti začaly být hyperony postupně vymezovány pomocí ní jakožto částice s nenulovou podivností. Objev nových vůní a těžších mezonů si vyžádal pozdější omezení definice na baryony a její postupné doplnění o nulový půvab, krásu (bottomness) a pravdivost (topness), nebo návrat k omezení podle hmotnosti^{[pozn. 3]}. Objevy mnoha dalších rezonancí s kvantovými vlastnostmi i kvarkovým složením sice ukázaly, že tradiční vymezení podle hmotnosti není přirozené (vedle částic rozpadajících se slabou interakcí zahrnuje i rezonance, konkrétně triplet Σ(1385) tradičně značený Σ* a dublet Ξ(1530) tradičně značený Ξ*), přesto se používá nadále, i když zpravidla ne pro odbornou klasifikaci částic^{[pozn. 4]}.

Přehled hyperonů a jejich vlastností

Hyperon	Kvarkové složení	Spin a parita (JP)	Izospin	Podivnost	Klidová energie v MeV[2]	Střední doba života v s[2]	Kanály rozpadu
Λ	uds	1/2+	0	−1	1115,683(6)	2,632(20) × 10−10	pπ−,nπ0
Σ+	uus	1/2+	1	−1	1189,37(7)	8,018(26) × 10−11	pπ0, nπ+
Σ0	uds	1/2+	1	−1	1192,642(24)	7,4(7) × 10−20	Λγ
Σ−	dds	1/2+	1	−1	1197,449(30)	1,479(11) × 10−10	nπ−
Ξ0	uss	1/2+	1/2	−2	1314,86(20)	2,90(9) × 10−10	Λπ0
Ξ−	dss	1/2+	1/2	−2	1321,71(7)	1,639(15) × 10−10	Λπ−
Σ*+, rezonance Σ+(1385)	uus	3/2+	1	−1	1382,80(35)		Λπ, Σπ
Σ*0, rezonance Σ0(1385)	uds	3/2+	1	−1	1383,7(1,0)		Λπ, Σπ
Σ*−, rezonance Σ−(1385)	dds	3/2+	1	−1	1387,2(5)		Λπ, Σπ
Ξ*0, rezonance Ξ0(1530)	uss	3/2+	1/2	−2	1531,80(32)		Ξπ
Ξ*−, rezonance Ξ−(1530)	dss	3/2+	1/2	−2	1535,0(6)		Ξπ
Ω−	sss	3/2+	0	−3	1672,45(29)	0,821(11) × 10−10	ΛK−, Ξ0π−, Ξ−π0

Výzkum hyperonu

První výzkum hyperonu byl proveden roku 1950 a podnítil fyziky k vytvoření klasifikace částic. V dnešní době jsou výzkumy v této oblasti prováděny na mnoha zařízeních po celém světě včetně CERNu, Fermilabu, SLACu, JLABu, Brookhaven National Laboratory, KEKu a jinde. Oblastmi fyzikálního výzkumu jsou narušení CP-symetrie, měření spinu, studie excitovaných stavů a objevy dalších exotických částic, takových jako pentakvarky.

Související články

• Hyperjádro
• Hyperonová hvězda

Poznámky

1. až na triplet Σ* a dublet Ξ*, tradičně zahrnované do hyperonů podle původní definice, které jsou rezonancemi a rozpadají se silnou interakcí
2. což je i důvodem pojmenování, pocházejícího ze starořeckého ὑπέρ znamenajícího „nad“ či „přes“
3. protože všechny baryony s nenulovým půvabem, krásou nebo pravdivostí jsou těžší než deuteron
4. navigační šablona Částice na wikipedii skupinu hyperonů z historicko-pedagogických důvodů zachovává