Странность
Стра́нность (S) в физике элементарных частиц — квантовое число, необходимое для описания определённых короткоживущих частиц.
Общие положения
Странность частицы определяется как:
- [math]\displaystyle{ S = N_{\overline{s}} - N_s }[/math]
где
- [math]\displaystyle{ N_{\overline{s}} }[/math] — количество странных антикварков и
- [math]\displaystyle{ N_s \ }[/math] — количество странных кварков.
Причина для такого непонятного с первого взгляда определения в том, что концепция странности была определена до открытия существования кварков, и для сохранения смысла изначального определения странный кварк должен иметь странность −1, а странный антикварк должен иметь странность +1.
Для всех ароматов кварков (странность, очарование, прелесть и истинность) правило следующее: значение аромата и электрический заряд кварка имеют одинаковый знак. По этому правилу любой аромат, переносимый заряженным мезоном, имеет тот же знак, что и его заряд.
Странность, как и заряд, является аддитивной и целочисленной величиной[1].
История названия
Столь необычное название характеристика получила в связи с открытием гиперонов и каонов на рубеже 1940-х и 1950-х годов. Процесс рождения и распада гиперона выглядел достаточно странно на фоне других барионов. Понятие странности ввёл американский физик Гелл-Ман Мюррей в 1953 г. Странность заключалась в том, что частица участвовала в сильных взаимодействиях (это было видно по реакциям, в которых она рождалась), а следовательно, её время жизни должно было быть очень малым (менее [math]\displaystyle{ 10^{-20} }[/math] с), однако данные наблюдений показывали, что такие частицы имеют время жизни на 10 порядков большее. Из-за этого за гиперонами и каонами закрепилось название «странных частиц» (strange particles). Позже, с открытием кварков, название «странный» было распространено на s-кварк, входящий в состав странных частиц, а «странность» — за квантовым числом, характеризующим указанные свойства[2].
Сохранение странности
Изначально странность была введена для объяснения такого факта, что некоторые частицы, такие как каоны или некоторые гипероны, всегда рождаются парами. Предполагалось, что в ходе таких реакций сохраняется некая величина — странность.
Странность сохраняется при сильном и электромагнитном взаимодействии, но не при слабых взаимодействиях. Следовательно, самые лёгкие частицы, содержащие странный кварк, не могут распадаться под действием сильного взаимодействия, а их аномально продолжительные, в этом случае, странные времена жизни, привели к такому их названию. В большинстве случаев странность меняется в ходе реакции на 1. Однако это необязательно выполняется в случае слабого взаимодействия второго порядка, где существует смесь из [math]\displaystyle{ K^0 }[/math] и [math]\displaystyle{ \overline{K}^0 }[/math] мезонов.
Пример
[math]\displaystyle{ \eta^0 }[/math]-мезон состоит из одного s-кварка и одного s-антикварка, поэтому странность этой частицы равна 0.
См. также
Примечания
- ↑ Широков Ю. М. Ядерная физика. — М., Наука,1980.- c. 290
- ↑ Гелл-Ман Марри. Элементарные частицы // Успехи физических наук : журнал. — 1958. — Т. 62, № 2. — С. 391–416.