Los bariones lambda (Λ) son una familia de partículas hadrónicas subatómicas que contienen un quark up , un quark down y un tercer quark de una generación de sabor superior , en una combinación donde la función de onda cuántica cambia de signo según el sabor de dos quarks que se intercambian (por lo tanto, ligeramente diferente de un barión sigma neutral ).
Σ0
). Son, pues, bariones , con isospín total de 0, y tienen carga eléctrica neutra o carga elemental +1.
El barión lambda
O0
fue descubierto por primera vez en octubre de 1950 por VD Hopper y S. Biswas de la Universidad de Melbourne , como una partícula V neutra con un protón como producto de desintegración, distinguiéndolo correctamente como un barión , en lugar de un mesón , [2] es decir, diferente en tipo del mesón K descubierto en 1947 por Rochester y Butler; [3] fueron producidos por rayos cósmicos y detectados en emulsiones fotográficas voladas en un globo a 70.000 pies (21.000 m). [4] Aunque se esperaba que la partícula viviera durante~10 −23 s , [5] en realidad sobrevivió durante~10 −10 s . [6] La propiedad que hizo que viviera tanto tiempo se denominó extrañeza y condujo al descubrimiento del quark extraño. [5] Además, estos descubrimientos condujeron a un principio conocido como la conservación de la extrañeza , en el que las partículas ligeras no se desintegran tan rápidamente si exhiben extrañeza (porque los métodos no débiles de desintegración de partículas deben preservar la extrañeza del barión en desintegración). [5]
O0
con su quark uds se desintegra mediante la fuerza débil en un nucleón y un pión − ya sea Λ → p + π − o Λ → n + π 0 .
En 1974 y 1975, un equipo internacional del Fermilab que incluía científicos del Fermilab y de siete laboratorios europeos bajo la dirección de Eric Burhop llevó a cabo una búsqueda de una nueva partícula, cuya existencia Burhop había predicho en 1963. Había sugerido que las interacciones de neutrinos podían crear partículas de vida corta (quizás tan baja como 10 −14 s) que podrían detectarse con el uso de emulsión nuclear . El experimento E247 en el Fermilab detectó con éxito partículas con una vida útil del orden de 10 −13 s. Un experimento de seguimiento WA17 con el SPS confirmó la existencia de la
O+
c(barión lambda encantado), con una vida útil de(7,3 ± 0,1) × 10 −13 s . [7] [8]
En 2011, el equipo internacional de JLab utilizó mediciones de espectrómetro de alta resolución de la reacción H(e, e′K + )X en Q 2 pequeño (E-05-009) para extraer la posición polar en el plano de energía compleja (firma primaria de una resonancia) para Λ(1520) con masa = 1518,8 MeV y ancho = 17,2 MeV que parecen ser más pequeños que sus valores de Breit–Wigner. [9] Esta fue la primera determinación de la posición polar para un hiperón .
El barión lambda también se ha observado en núcleos atómicos llamados hipernúcleos . Estos núcleos contienen el mismo número de protones y neutrones que un núcleo conocido, pero también contienen una o en casos raros dos partículas lambda. [10] En tal escenario, el lambda se desliza hacia el centro del núcleo (no es un protón o un neutrón, y por lo tanto no se ve afectado por el principio de exclusión de Pauli ), y une el núcleo más fuertemente debido a su interacción a través de la fuerza fuerte. En un isótopo de litio (7
ΛLi
), hizo que el núcleo fuera un 19% más pequeño. [11]
Los bariones lambda suelen representarse mediante los símbolos
O0
,
O+
c,
O0b
, y
O+
tEn esta notación, el carácter superíndice indica si la partícula es eléctricamente neutra ( 0 ) o lleva una carga positiva ( + ). El carácter subíndice , o su ausencia, indica si el tercer quark es un quark extraño (
O0
) (sin subíndice), un quark encanto (
O+
c) , un quark bottom (
O0b
) o un quark superior (
O+
t) . Los físicos esperan no observar un barión lambda con un quark top, porque el Modelo Estándar de física de partículas predice que la vida media de los quarks top es aproximadamente5 × 10 −25 segundos; [12] eso es aproximadamente 1/20 de la escala de tiempo media para interacciones fuertes , lo que indica que el quark top se desintegraría antes de que un barión lambda pudiera formar un hadrón .
Los símbolos encontrados en esta lista son: I ( isospín ), J ( número cuántico del momento angular total ), P ( paridad ), Q ( carga ), S ( extrañeza ), C ( encanto ), B′ ( fondo ), T ( top ), u ( quark arriba ), d ( quark abajo ), s ( quark extraño ), c ( quark encanto ), b ( quark fondo ), t ( quark top ), así como otras partículas subatómicas.
Las antipartículas no se enumeran en la tabla; sin embargo, simplemente habrían cambiado todos los quarks a antiquarks, y Q, B, S, C, B′, T, serían de signos opuestos. Los valores de I, J y P en rojo no han sido establecidos firmemente por experimentos, pero son predichos por el modelo de quarks y son consistentes con las mediciones. [13] [14] La lambda superior (
O+
t) se incluye para comparación, pero se espera que nunca se observe, porque los quarks top se desintegran antes de tener tiempo de formar hadrones . [15]
‡ ^ Partícula no observada, porque el quark top se desintegra antes de tener tiempo suficiente para unirse a un hadrón ("hadroniza").
La siguiente tabla compara los bariones Lambda y Sigma neutrales casi idénticos:
Debido a que el quark top se desintegra antes de poder ser hadronizado, no hay estados ligados ni mesones o bariones con sabor superior... .
