Kaaon

Кaaon ehk K-meson (tähis K) on meson, mis koosneb ühest "veidrast" antikvargist (s-kvark) ja ühest d- või u-kvargist (antikaaonid koosnevad ühest "veidrast" kvargist ja ühest u- või d-antikvargist).
Kaaonid on kõige lihtsamad kõikidest "veidratest" hadronitest (need, mille kvantarv ei võrdu nulliga). Kaaonid olid külluslikud infoallikad fundamentaalsete vastastikmõjude uurimisel, eriti pärast nende avastamist 1947. aastal. Nad mängisid olulist rolli standardmudeli loomisel, nende abil konstrueeriti kvargimudel.

Veidrus

Veidrate sisekvantarvuga hadronite avastamine pani aluse kõige imelikumale ajale elementaarosakeste füüsikas, kus isegi praegu, viiskümmend aastat hiljem, ei ole veel kõik lõpuni uuritud. Just suured eksperimendid määrasid seda arengut ja peamised avastused ilmusid ootamatult või olid isegi vastuolus sellega, mida eeldasid teoreetikud.
 – I.I. Bigi and A.I. Sanda, CP Violation, (ISBN 0-521-44349-0)
1947. aastal avaldasid G. Rotchester ja Clifford Battler kaks fotot Wilsoni kambrist, mis olid tekkinud kosmiliste kiirte tõttu: ühel on näidatud neutraalne osake, mis laguneb kaheks laetud piioniks, teisel laetud osake, mis laguneb laetud piioniks ja mingiks neutraalseks osakeseks. Masside hindamine oli väga ligikaudne – pool prootoni massist. Hilisemad V-osakeste näited ilmusid tunduvalt hiljem. Esimene läbimurre tekkis siis, kui Wilsoni kamber paigutati Wilsoni mäele selleks, et efektiivsemalt vaadelda kosmilisi kiiri. 1950. aastal määrati 30 laetud ja 4 neutraalset V-osakest. 1953. aastal oli vastu võetud järgmine klassifikatsioon: L meson tähendas müüonit või piionit, K-meson tähendas osakest, mille mass oli piioni ja nukleoni masside vahepeal. Hüperon defineeris osakest, mille mass on suurem kui nukleoni mass.
Lagunemised olid väga aeglased, tavaliselt oli osakese eluaeg umbes 10⁻¹⁰ sekundit, kuid osakeste tekkimine piion-protoonsetes reaktsioonides toimus kiiremini, umbes 10⁻²³ sekundit. Selle probleemi lahendas Abraham Pais, kes postuleeris uue kvantarvu eksisteerimise, mida nimetati veidruseks. See kvantarv säilib tugeva vastastikmõju raames ja ei säili nõrgas vastastikmõjus.

CP-sümmeetria rikkumine neutraalsete mesonite ostsillatsioonis

Esialgselt arvati, et isegi kui paarsus rikutakse, siis CP-sümmeetria säilib. Selleks, et aru saada, on vaja CP-sümmeetria rikkumise avastamiseks teada neutraalsete kaaonite segamisest. See nähtus ei nõua CP-sümmeetria rikkumist, aga selles kontekstis seda esimest korda jälgiti.  

CP-sümmeetria rikkumine

Kui 1946. aastal prooviti kontrollida Adairi resultaate, leidsid James Cronin ja Val Fitch BNL-ist KLlagunemise kaheks piioniks (CP=+1). See lagunemine nõuab, et eeldatud alg- ja lõppolekud omaksid erinevaid CP-väärtusi ja sellega CP-sümmeetria rikutakse. Teised selgitused, sellised nagu kvantmehaanika mittelineaarsus või uus elementaarosake lükati kõrvale, mis tähendab, et CP-sümmeetria rikkumine on ainus eksisteeriv võimalus. Selle avastuse eest said Cronin ja Fitch 1980. aastal Nobeli füüsikaauhinna.
Selgitati, et isegi arvestades sellega, et KL ja KS on iseenda nõrgad olekud (sest nad omavad kindlat eluiga lagunemises nõrga vastasmõju raames), ei ole nad täielikult CP-olekud. Harva juhtub, et KL laguneb nagu CP-ga=+1, ja analoogselt KS võib laguneda nagu K₂ CP-ga=−1. Seda nähtust teatakse kui mittesirgset CP-sümmeetria rikkumist, mis tekib K⁰ ja tema antiosakeste segamise tõttu. On olemas ka CP-sümmeetria sirgrikkumine, mille raames toimub rikkumine lagunemise ajal. Mõlemad efektid on vaadeldavad seetõttu, et nii segamine kui ka lagunemine toimub ühe ja sama W-bosoni toime tõttu ja niimoodi on CP-sümmeetria rikkumine ennustatav Cabibbo-Kobayashi-Maskawa maatriksiga.