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.
mit den Quantenzahlen Isospin I3, Strangeness S und elektrische Ladung Q
mit denselben Quantenzahlen.
Alle Teilchen außer dem Ω-Baryon sind kurzlebige (Spin-)Anregungen der Grundzustände im Oktett und können über die starke Wechselwirkung zerfallen.
Nomenklatur und Eigenschaften
Die 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 Kernkraft. Dabei wird ein mittelschweres s-Quark in ein leichtes Quark (u oder d) umgewandelt, was durch den Austausch eines W−- oder eines Z0-Bosons 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 Kernkraft.[2]
| Hyperon | Quarkinhalt | Spin und Parität (JP) | Isospin | Strangeness | Masse in MeV | Lebensdauer in s | Zerfallskanäle |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Lambda Λ | uds | 1/2+ | 0 | −1 | 1115,683(6) | 2,631(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− |
| Omega Ω− | sss | 3/2+ | 0 | −3 | 1672,45(29) | 0,821(11) × 10−10 | ΛK−, Ξ0π−, Ξ−π0 |
| Sigma Σ*+(1385) [3] | uus | 3/2+ | 1 | −1 | 1382,8(4) | Λπ, Σπ | |
| Sigma Σ*0(1385) [3] | uds | 3/2+ | 1 | −1 | 1383,7±1,0 | Λπ, Σπ | |
| Sigma Σ*−(1385) [3] | dds | 3/2+ | 1 | −1 | 1387,2(5) | Λπ, Σπ | |
| Xi Ξ*0(1530) [4] | uss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1531,80(32) | Ξπ | |
| Xi Ξ*−(1530) [4] | dss | 3/2+ | 1/2 | −2 | 1535,0(6) | Ξπ |
Begriffsgeschichte
Der 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[5]. Mit der Einführung der Quarks als fundamentale Teilchen wurde auch die Definition abgeändert in Baryonen, die s-Quarks enthalten[6]. 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[7]. Der Name Hyperon ist als Sammelbegriff weiterhin gebräuchlich in der obigen Definition.
Literatur
- Walter Greiner, Berndt Mueller: Quantenmechanik. Symmetrien. 4. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-81711-616-0.
- Horst Stöcker (Hrsg.): Taschenbuch der Physik. 5. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-8171-1720-5.
- Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz und Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.
Weblinks
Wiktionary: Hyperon – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen- Particle Data Group (englisch)
Einzelnachweise
- ↑ 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 Phys.Rev. 106, p.1367 (1957) doi:10.1103/PhysRev.106.1367
- ↑ 3,0 3,1 3,2 Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics - Sigma(1385) (PDF). Abgerufen am 20. April 2008.
- ↑ 4,0 4,1 Particle Data Groups: 2006 Review of Particle Physics - Xi(1530) (PDF). Abgerufen am 20. April 2008.
- ↑ E.Amaldi et al.: Symbols for fundamental particles. In: Nature. 173, 1954, S. 123, doi:10.1038/173123a0.
- ↑ Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz und Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.
- ↑ Particle Data Group: K.Nakamura et al.: Review of Particle Physics. In: J. Phys.. G, Nr. 37, 2010, Kapitel 8 Naming scheme for hadrons, S. 075021 (http://pdg.lbl.gov/).