Kaoni

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Kaoni
Rakenne \scriptstyle K^+: u\overline{s}
\scriptstyle K^-: s\overline{u}
\scriptstyle K^0_S: \frac{d\overline{s}+s\overline{d}}{\sqrt{2}}
\scriptstyle K^0_L: \frac{d\overline{s}-s\overline{d}}{\sqrt{2}}
Perhe Bosonit
Ryhmä Mesonit
Vuorovaikutus Vahva vuorovaikutus ja heikko vuorovaikutus
Antihiukkanen antikaoni
Massa K±: 493,577 ± 0,013 MeV[1]
K0: 497,614 ± 0,022 MeV[2]
Sähkövaraus K±: ±e
K0: 0
Spin 0

Kaoni eli K-mesoni on mesoneihin kuuluva hiukkanen, jolla on kvanttiluku outous.[3] Kaoneita on neljänlaisia: sähköisesti positiivinen (K+), negatiivinen (K-) ja kaksi neutraalia (K0S, K0L),[4] kullakin on erilainen kvarkkisisältö.

Kaonilla K0S on kertaluokkia pienempi elinaika kuin muilla kaoneilla.

Siroamismoodit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Varatut kaonit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kaonin K+ hajotessa muiksi hiukkasiksi yleisimmät hajoamismoodit ovat[5]

K^+ \rightarrow \mu^+ + \nu_{\mu}
K^+ \rightarrow \pi^+ + \pi^0,

missä hiukkanen \scriptstyle \mu on myoni, \scriptstyle \nu_{\mu} myonin neutriino ja \scriptstyle \pi^{0} sekä \scriptstyle \pi^+ pioneita.

Vastaavasti negatiivisesti varatulle kaonille K- yleisimmät hajoamismoodit ovat

K^- \rightarrow \mu^- + \nu_{\mu}
K^- \rightarrow \pi^- + \pi^0.

Neutraalit kaonit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vähemmän aikaa elävälle neutraalille kaonille K0S yleisimmät hajoamismoodit ovat[6]

K^0_S \rightarrow \pi^0 + \pi^0
K^0_S \rightarrow \pi^+ + \pi^-.

Jälkimmäinen siroaminen, jossa kaoni muuttuu positiiviseksi ja negatiiviseksi pioniksi, oli reaktio, jonka George Rochester ja C. C. Butler havaitsivat tehdessään ensimmäisen löydön kaonista K0S sumukammiossaan. Vaikka kaoni ei itsessään jätä kammioon jälkiä, siroavista pioneista tulee silminnähtävä V-kuvio.

Sen sijaan pidempään elävälle neutraalille kaonille K0L yleisiä hajoamismoodeja ovat

K^0_L \rightarrow \pi^0 + \pi^0 + \pi^0
K^0_L \rightarrow \pi^+ + \pi^- + \pi^0.

Pitempään elävä K^0_L ei hajoa vahvan vaan heikon vuorovaikutuksen mukaan, jolloin kokonaisoutous muuttuu.

CP-rikko[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vuonna 1964 tehdyssä kokeessa James Cronin ja Val Fitch havaitsivat, että noin 0,2% K^0_L -hiukkasista hajoaakin kolmen pionin sijasta kahdeksi pioniksi:

K^0_L \rightarrow \pi^0 + \pi^0

Tämä edellyttää sekä pariteetin että varauskonjugaation rikkoutumista hajoamisreaktiossa eli CP-symmetriarikkoa. Ilmiö on ainoa kokeellisesti tunnettu CP-symmetrian rikkoutuminen ja havainnosta myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto vuonna 1980.[7][8]

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Particle Data Group: K± (pdf) (englanniksi)
  2. Particle Data Group: K0 (pdf) (englanniksi)
  3. M. K. Sundaresan: Handbook of Particle Physics. Kappale Kaons: The τ-θ Puzzle. CRC Press, 2001. ISBN 0-8493-0215-3. (englanniksi)
  4. neutral Kaon CP violation Departamento de Física Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade de Coimbra. (englanniksi)
  5. B.R. Martin & G.Shaw: ”2.2.4”, Particle Physics, s. 38. Wiley, 2003. ISBN 0-471-97285-1. (englanniksi)
  6. B.R. Martin & G.Shaw: ”10.22”, Particle Physics, s. 252. Wiley, 2003. ISBN 0-471-97285-1. (englanniksi)
  7. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/cronin.html
  8. Jukka Maalampi, Tapani Perko: Lyhyt modernin fysiikan johdatus, 4. korjattu painos, s. 195–206. Helsinki: Limes ry, 2006. ISBN 951-745-213-6. (suomeksi)