Omega (cząstka)

Omega, Ω⁻ – cząstka elementarna należąca do hiperonów. Jest zbudowana z trzech kwarków dziwnych sss.

Struktura cząstki omega składająca się z trzech kwarków dziwnych

Ślad pierwszej zaobserwowanej cząstki Ω w komorze pęcherzykowej w Brookhaven National Laboratory

Własności

Ma następujące własności:

• dziwność S = −3
• ładunek elektryczny wynosi −1
• spin wynosi 3/2 $\hbar$ (jest fermionem)
• izospin wynosi 0
• masa spoczynkowa wynosi m = 1672,45 ± 0,29 MeV/c²
• średni czas życia τ = (8,21 ± 0,1) x 10⁻¹¹ s

Historia

Hiperon omega został zarejestrowany w komorze pęcherzykowej w wyniku zderzenia protonu z mezonem K⁻ według zapisu:

$\mathrm {p+K^{-}\to K^{0}+K^{+}+\Omega ^{-}}$

W wyniku oddziaływania mezonu K⁻ z protonem powstają: mezon K⁰, mezon K⁺ oraz hiperon Ω⁻. Po czasie ok. 10⁻¹⁰ sekundy hiperon Ω⁻ rozpada się na mezon pion $\pi ^{-}$ i hiperon ksi-zero.

$\Omega ^{-}\to \pi ^{-}+\Xi ^{0}$

Ten ostatni rozpada się następnie na hiperon lambda i pion $\pi ^{0}.$ Z hiperonu lambda Λ powstaje proton i pion $\pi ^{-}.$ Pion $\pi ^{0}$ praktycznie momentalnie w punkcie, w którym powstał, ulega rozpadowi na dwa kwanty gamma, które zamieniają się w pary elektronowo-pozytonowe.

Odkrycia dokonano w 1963 r. niezależnie w dwu laboratoriach: Brookhaven National Laboratory w stanie Nowy Jork i CERN-ie w Genewie. Masę, ładunek i dziwność cząstki Ω⁻ wydedukował z modelu kwarkowego Murray Gell-Mann przed jej otrzymaniem, powtarzając sukces Mendelejewa w stosunku do galu, skandu i germanu. Nazwa omega ma w intencji Gell-Manna oznaczać, iż jest to ostatni brakujący hiperon do ścieżki ośmiokrotnej (ang. Eightfold Way): omega jest ostatnią literą w greckim alfabecie.

We wrześniu 2008 ogłoszono odkrycie cząsteczki Ω⁻_b składającej się z dwóch kwarków dziwnych i jednego kwarka b

Rysunek obok przedstawia schemat powstania i rozpadu hiperonu Ω⁻, zarejestrowany w komorze pęcherzykowej. Liniami przerywanymi zaznaczono drogi cząstek neutralnych, nie pozostawiających śladów w komorze. W wyniku oddziaływania mezonu K⁻ z protonem powstają: mezon K⁰, mezon K⁺ oraz hiperon Ω⁻. Po czasie ok. 10⁻¹⁰ sekundy hiperon omega⁻ rozpada się na pion $\pi ^{-}$ i mezon Ξ⁰. Ten ostatni rozpada się następnie na hiperon lambda i pion $\pi ^{0}.$ Z hiperonu lambda powstaje proton i pion $\pi ^{-}.$ Pion $\pi ^{0}$ praktycznie natychmiast, w punkcie, w którym powstał, ulega rozpadowi na dwa kwanty gamma, które zamieniają się w pary elektronowo-pozytonowe.

Bibliografia

• Frank Close, Kosmiczna cebula. Kwarki i Wszechświat, PWN, Warszawa 1989, przekład Wanda Stępień-Rudzka (The Cosmic Onion. Quarks and the Nature of the Universe, Heinemann Educational Books, London 1983), ISBN 83-01-08434-0.