Hyperon
Als Hyperonen werden Baryonen bezeichnet, die mindestens ein Strange-Quark (s-Quark), aber kein schweres Quark (also Charm- oder Bottom-Quark) als Valenzquark enthalten. Hyperonen wurden erstmals in den 1950er Jahren nachgewiesen. Sie sind instabil und anders als die Nukleonen nicht am Aufbau der normalen Materie beteiligt, sondern gehören zu den Seltsamen Teilchen. Atomkerne, die Hyperonen enthalten, heißen Hyperkerne.
Nomenklatur und Eigenschaften
BearbeitenDie Nomenklatur der Hyperonen richtet sich nach der Zahl ihrer s-Quarks, d. h. nach ihrer Strangeness:
- 1 s-Quark: Lambda (Λ) (Isospin = 0) und Sigma (Σ) (Isospin = 1)
- 2 s-Quarks: Xi (Ξ)
- 3 s-Quarks: Omega (Ω).
Hyperonen zerfallen meist unter Einwirkung der Schwachen Wechselwirkung. Dabei wird ein mittelschweres s-Quark in ein leichtes u-Quark umgewandelt, was durch den Austausch eines W−- vermittelt wird. Diese Bosonen koppeln ihrerseits meist an Quarks, wobei z. B. Pionen entstehen (hadronischer Zerfall), können aber auch in Leptonen übergehen (semileptonischer Zerfall).[1] Da einige Hyperonen paritätsverletzend zerfallen (z. B. Λ → pπ−), spielten sie eine wichtige Rolle in der Entwicklung einer Theorie für die Schwache Wechselwirkung.[2]
| Hyperon | Quark- inhalt |
Spin und Parität (JP) |
Iso- spin |
Strange- ness |
Masse (MeV)[3] |
Lebensdauer (s)[3] |
Zerfallskanäle |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lambda Λ | uds | 1/2+ | 0 | −1 | 1115,683(6) | 2,632(20) · 10−10 | pπ−,nπ0 |
| Sigma Σ+ | uus | 1/2+ | 1 | −1 | 1189,37(7) | 0,8018(26) · 10−10 | pπ0, nπ+ |
| Sigma Σ0 | uds | 1/2+ | 1 | −1 | 1192,642(24) | 7,4(7) · 10−20 | Λγ |
| Sigma Σ− | dds | 1/2+ | 1 | −1 | 1197,449(30) | 1,479(11) · 10−10 | nπ− |
| Xi Ξ0 | uss | 1/2+ | 1/2 | −2 | 1314,86(20) | 2,90(9) · 10−10 | Λπ0 |
| Xi Ξ− | dss | 1/2+ | 1/2 | −2 | 1321,71(7) | 1,639(15) · 10−10 | Λπ− |
| Sigma Σ*+(1385) | uus | 3/2+ | 1 | −1 | 1382,80(35) | Λπ, Σπ | |
| Sigma Σ*0(1385) | uds | 3/2+ | 1 | −1 | 1383,7(1,0) | Λπ, Σπ | |
| Sigma Σ*−(1385) | dds | 3/2+ | 1 | −1 | 1387,2(5) | Λπ, Σπ | |
| Xi Ξ*0(1530) | uss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1531,80(32) | Ξπ | |
| Xi Ξ*−(1530) | dss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1535,0(6) | Ξπ | |
| Omega Ω− | sss | 3/2+ | 0 | −3 | 1672,45(29) | 0,821(11) · 10−10 | ΛK−, Ξ0π−, Ξ−π0 |
Begriffsgeschichte
BearbeitenDer Begriff Hyperon entstand vor der Entdeckung der Quarks. Eine erste Definition lautete: Ein Hyperon ist ein Teilchen, welches schwerer ist als das Neutron, aber leichter als das Deuteron[4]. Mit der Einführung der Quarks als fundamentale Teilchen wurde auch die Definition abgeändert in Baryonen, die s-Quarks enthalten.[5] Mit der Entdeckung der schweren Quarks Charm und Bottom wurde auch diese Definition ungenau, aber nicht weiter spezifiziert. Stattdessen wurde ein Klassifizierungsschema für die Baryonen entworfen.[6] Der Name Hyperon ist als Sammelbegriff weiterhin gebräuchlich in der obigen Definition.
Siehe auch
BearbeitenLiteratur
Bearbeiten- Walter Greiner, Berndt Mueller: Quantenmechanik. Symmetrien. 4. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-8171-1616-0.
- Horst Stöcker (Hrsg.): Taschenbuch der Physik. 5. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-8171-1720-5.
- Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.
Weblinks
Bearbeiten
- Particle Data Group (englisch)
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Walter Greiner, Berndt Mueller: Quantenmechanik. Symmetrien. 3. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 1990, ISBN 3-8171-1142-8. (Theoretische Physik. Band 5).
- ↑ T.D. Lee et al.: Possible Detection of Parity Nonconservation in Hyperon Decay. In: Phys.Rev., 106, 1957, S. 1367, doi:10.1103/PhysRev.106.1367
- ↑ a b J. Beringer et al. (Particle Data Group): 2013 Review of Particle Physics. In: Physical Review D. Bd. 86, 2012, 010001 und Review of Particle Physics. Particle Data Group, abgerufen am 27. Oktober 2023 (englisch).
- ↑ E.Amaldi et al.: Symbols for fundamental particles. In: Nature. Band 173, 1954, S. 123, doi:10.1038/173123a0.
- ↑ Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz, Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.
- ↑ K. Nakamura et al.: Review of Particle Physics. In: J. Phys. G, Nr. 37, 2010, Kapitel 8 Naming scheme for hadrons, S. 075021 (pdg.lbl.gov).