Extrañeza

En física de partículas , la extrañeza (símbolo S ) ^[1]^[2] es una propiedad de las partículas , expresada como un número cuántico , para describir la desintegración de partículas en interacciones fuertes y electromagnéticas que ocurren en un corto período de tiempo . La extrañeza de una partícula se define como:

S=-(n_{\text{s}}-n_{\bar {\text{s}}})

norte_squarks extraños
s
N_santiquarks extraños
s
la producción de extrañeza plasma de quarks-gluones^[3]la mezcla CKM

Los términos extraño y extrañeza son anteriores al descubrimiento del quark y fueron adoptados después de su descubrimiento para preservar la continuidad de la frase: extrañeza de partículas como −1 y antipartículas como +1, según la definición original. Para todos los números cuánticos de sabor de quark (extrañeza, encanto , cima y fondo ), la convención es que la carga de sabor y la carga eléctrica de un quark tienen el mismo signo. Con esto, cualquier sabor transportado por un mesón cargado tiene el mismo signo que su carga.

Conservación

La extrañeza fue introducida por Murray Gell-Mann , ^[4] Abraham Pais , ^[5]^[6] Tadao Nakano y Kazuhiko Nishijima ^[7] para explicar el hecho de que ciertas partículas, como los kaones o los hiperones
Σ
y
Λ
, se crearon fácilmente en colisiones de partículas, pero se desintegraron mucho más lentamente de lo esperado debido a sus grandes masas y grandes secciones transversales de producción . Al observar que las colisiones parecían producir siempre pares de estas partículas, se postuló que una nueva cantidad conservada, denominada "extrañeza", se conservó durante su creación, pero no se conservó durante su desintegración. ^[8]

En nuestra comprensión moderna, la extrañeza se conserva durante las interacciones fuertes y electromagnéticas , pero no durante las interacciones débiles . En consecuencia, las partículas más ligeras que contienen un quark extraño no pueden desintegrarse mediante la interacción fuerte y, en cambio, deben desintegrarse mediante la interacción débil, mucho más lenta. En la mayoría de los casos, estas desintegraciones cambian el valor de la extrañeza en una unidad. Sin embargo, esto no necesariamente se cumple en reacciones débiles de segundo orden, donde hay mezclas de
k⁰
y
k⁰
mesones. Con todo, la cantidad de extrañeza puede cambiar en una reacción de interacción débil en +1, 0 o −1 (dependiendo de la reacción).

Por ejemplo, la interacción de un mesón K ⁻ con un protón se representa como:

K^{-}+p\rightarrow \Xi ^{0}+K^{0}

(-1)+(0)\rightarrow (-2)+(1)

Aquí se conserva la extrañeza y la interacción se produce a través de la fuerza nuclear fuerte. ^[9]

Sin embargo, en reacciones como la desintegración del kaon positivo:

K^{+}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{0}

+1\rightarrow (0)+(0)

Dado que ambos piones tienen una extrañeza de 0, esto viola la conservación de la extrañeza, lo que significa que la reacción debe realizarse a través de la fuerza débil. ^[9]

Ver también

Referencias

^ Jacob, Mauricio (1992). La estructura de la materia de los quarks. Apuntes de conferencias científicas mundiales sobre física. vol. 50. Científico mundial. doi :10.1142/1653. ISBN 978-981-02-0962-9.
^ Tanabashi, M.; Hagiwara, K.; Hikasa, K.; Nakamura, K.; Sumino, Y.; Takahashi, F.; Tanaka, J.; Agashe, K.; Aielli, G.; Amsler, C.; Antonelli, M. (17 de agosto de 2018). "Revisión de Física de Partículas". Revisión física D. 98 (3): 030001. Código bibliográfico : 2018PhRvD..98c0001T. doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . ISSN 2470-0010. PMID 10020536. páginas 1188 (mesones), 1716 y siguientes (bariones)
^ Margetis, Espiridón; Safarík, Karel; Villalobos Baillie, Orlando (2000). "Producción de extrañeza en colisiones de iones pesados". Revisión anual de la ciencia nuclear y de partículas . 50 (1): 299–342. Código Bib : 2000ARNPS..50..299S. doi : 10.1146/annurev.nucl.50.1.299 . ISSN 0163-8998.
^ Gell-Mann, M. (1 de noviembre de 1953). "Giro isotópico y nuevas partículas inestables". Revisión física . 92 (3): 833–834. Código bibliográfico : 1953PhRv...92..833G. doi : 10.1103/PhysRev.92.833. ISSN 0031-899X.
^ País, A. (1 de junio de 1952). "Algunas observaciones sobre las partículas V". Revisión física . 86 (5): 663–672. Código bibliográfico : 1952PhRv...86..663P. doi : 10.1103/PhysRev.86.663. ISSN 0031-899X.
^ País, A. (octubre de 1953). "Sobre el sistema barión-mesón-fotón". Progresos de la Física Teórica . 10 (4): 457–469. Código bibliográfico : 1953PThPh..10..457P. doi : 10.1143/PTP.10.457 . ISSN 0033-068X.
^ Nakano, Tadao; Nishijima, Kazuhiko (noviembre de 1953). "Independencia de carga para partículas V". Progresos de la Física Teórica . 10 (5): 581–582. Código bibliográfico : 1953PThPh..10..581N. doi : 10.1143/PTP.10.581 . ISSN 0033-068X.
^ Griffiths, David J. (David Jeffery), 1942– (1987). Introducción a las partículas elementales . Nueva York: Wiley. ISBN 0-471-60386-4. OCLC 19468842.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) CS1 maint: numeric names: authors list (link)
^ ab "El Premio Nobel de Física 1968". Premio Nobel.org . Consultado el 15 de marzo de 2020 .