באריון למדא

באריוני למדא הם משפחה של חלקיקי האדרון תת-אטומיים, המכילים קווארק "למעלה" אחד, קווארק "למטה" אחד, וקווארק שלישי מטעם גבוה יותר, בשילוב בו פונקציית גל קוונטי משתנה לטעם בו כל שני קווארקים מוחלפים (וכך נוצר ההבדל מבאריון סיגמא). לבאריון למדא איזוספין 0, ויש לו מטען חשמלי נייטרלי או מטען אלמנטרי +1.

 סקירה כללית 
באריון למדא  התגלה לראשונה באוקטובר 1950 על ידי ויקטור דויד הופר (באנגלית: Victor David Hopper) וסוקומר ביסוואס (באנגלית: Sukumar Biswas) מאוניברסיטת מלבורן. תחילה הוגדר כחלקיק Vבפיזיקת חלקיקים, V היה שם כללי לחלקיקים תת-אטומיים, כבדים ולא יציבים. החלקיקים הללו מאופיינים בכך שהם דועכים לזוג חלקיקים, וכך יוצרים את צורת האות V בתא הבועות או בגלאי חלקיקים אחרים. השם הכללי "חלקיק V" היה שכיח בעיקר בשנות ה-40 ובשנות ה-50 של המאה ה-20, אך הוא יצא משימוש לאחר שזיהו והעניקו שמות לכל החלקיקים שנפלו תחתיו נייטרלי שתוצר דעיכתו הוא פרוטון - מה שמאפיין אותו כבאריון ולא כמזון. הפרט הזה הבדיל אותו מהקאון (נקרא גם מזון-K. באנגלית: K Meson), אותו גילו ג'ורג' רוצ'סטר (באנגלית: George Rochester) וקליפורד צ'ארלס באטלר (באנגלית: Clifford Charles Butler) בשנת 1947.

החלקיק נוצר על ידי קרינה קוסמית וזוהה בתוך תחליבי צילום (photographic emoltions) שהוטסו בגובה 21,000 מטרים. לבאריון למדא יש אורך חיים ממוצע של 10-10×1~ שניות. הדבר הפתיע את הקהילה המדעית, שכן היא שיערה שהחלקיק יחיה 10-23×1~ שניות בלבד. התכונה שמאפשרת את תוחלת החיים הארוכה יחסית של החלקיק נקראת "מוזרות" (Strangeness), והיא הביאה לגילוי הקווארק המוזר (באנגלית: strange quark). בעקבות הגילויים הללו נוסח עקרון "שימור המוזרות" (באנגלית: Conservation of Strangeness). לפי עיקרון זה, חלקיקים בעלי מסה נמוכה דועכים לאט יותר מחלקיקים אחרים בעלי מסה דומה אם הם מפגינים מוזרות. זאת מכיוון ששיטות לא-חלשות של דעיכת חלקיקים חייבות לשמר את המוזרות של הבאריון הדועך.

צוות בינלאומי בפרמילאב (קיצור של: מעבדת המאיץ הלאומית על שם פרמי; באנגלית: Fermi National Accelerator Laboratory) החל לחפש אחרי חלקיק חדש בשנים 1974 - 1975. קיומו של החלקיק נחזה בשנת 1963 על ידי ראש הצוות, אריק ברהופ (באנגלית: Eric Burhop), שהציע כי תגובות ניוטרינו יכולות ליצור חלקיקים בעלי תוחלת חיים קצרה. את החלקיקים הנ"ל יהיה אפשר לראות בעזרת תחליב גרעיני (nuclear emulsion).בפיזיקת חלקיקים ובפיזיקה גרעינית, לוחית תחליב גרעיני היא סוג של לוחית צילום. בדומה לתא בועות, לוחית תחליב גרעינית מציגה את המסלולים של חלקיקים טעונים שעוברים דרכה. הצוות שביצע את הניסויים הורכב ממדענים מהפרמילאב, אליהם נוספו מדענים משבע מעבדות אחרות באירופה.

ניסוי E247 בפרמילאב הצליח לזהות חלקיקים שתוחלת חייהם היא באזור 10-13 שניות. ניסוי המשך (ניסוי WA17) שהתקיים במאיץ הסופר פרוטון סינכרוטרון (Super Proton Synchrotron או בקיצור SPS) אשש את קיומו של  (באריון למדא קסום; באנגלית: Charmed Lambda Baryon). זמן המעוף של החלקיק הנ"ל הוא 10-13×(0.1 ± 7.3) שניות.

הצוות הבינלאומי ב-JLab (מתקן ההאצה הלאומי על שם תומאס ג'פרסון; באנגלית: Thomas Jefferson National Accelerator Facility) השתמש במדידות ספקטרומטר אופטי בעל רזולוציה גבוהה של התגובה  כדי לחלץ את הפול פוזישן של החלקיק למדא(1520) במישור האנרגיה המורכב (שהוא הסימן העיקרי של תהודה) בשנת 2011. מסתו של חלקיק למדא(1520) היא  ורוחבו הוא 17.2MeV . נראה שהנתונים האלה קטנים יותר מערכיהם המשוערים לפי פילוג ברייט-ויגנר. ניסוי זה קבע לראשונה הפול פוזישן של היפרון כלשהו.

באריון למדא נצפה גם בהיפר-גרעינים. גרעיני האטומים הללו מכילים מספר פרוטונים ונייטרונים הזהה למספרם בגרעין אטום ידוע, אבל בנוסף יש בהם חלקיק למדא אחד (או שניים - במקרים נדירים).  במצב כזה, באריון הלמדא גולש למרכזו של הגרעין ומחזק את הכוח הגרעיני הפועל על הנוקלאוטידים בגרעין באמצעות תגובתו עם הכוח החזק. יכולתו של באריון למדא להשפיע כך על גרעין האטום נובעת מכך שהוא אינו פרוטון או נייטרון, לכן אינו נמצא תחת השפעת עקרון האיסור של פאולי.

 סוגי באריוני למדא 
באריוני הלמדא מיוצגים לרב לפי הסימנים: , ,, . התו העליון מעיד האם החלקיק הוא בעל מטען חשמלי נייטרלי או שהוא נושא מטען חשמלי חיובי. התו התחתון, או היעדרו, מעיד האם הקווארק השלישי הוא קווארק מוזר (כאשר אין תו תחתון), קווארק קסום (c) קווארק תחתון (b) או קווארק עליון (t). פיזיקאים לא מצפים לחזות בבאריון למדא עם קווארק עליון משום שלפי המודל הסטנדרטי, זמן מחצית החיים של קווארק עליון הוא בקושי 10-25×5 שניות, שהוא כ־1/20 מזמן מחצית החיים של הכוחות החזקים. הדבר מצביע על כך שהקווארק העליון ידעך לפני שבאריון הלמדא יוכל להפוך להדרון. 

הסמלים הכלולים ברשימה הם: I (איזוספין), J (מספר המומנט הזוויתי הקוונטי הכולל), Q (מטען), S (מוזרות), C (קסם), B′ (תחתיות), T (עליוניות), u (קווארק למעלה), d (קווארק למטה), s (קווארק מוזר), c (קווארק קסום), b (קווארק תחתון), t (קווארק עליון) וכן חלקיקים תת-אטומיים אחרים.

אנטי חלקיקים לא כלולים בטבלה. בכל אופן כל הקווארקים שלהם ישונו לאנטי קווארקים, ערכי הQ, B, S, C, B′, T יהיו בעלי סימן הפוך. ערכי ה-I, J ו- P שבאדום טרם בוססו באופן מוחלט בידי ניסויים, אך הם משוערים לפי מודל הקווארק וקבועים ביחס למדידות. הלמדא העליון ("טופ למדא") כלול לשם השוואה, אך לא מצפים להבחין בו, משום קווארקים עליונים דועכים לפני שהם מספיקים להיהפך להדרון.
שם החלקיקסימןתוכן הקווארקמסת מנוחה
[MeV/c2]איזוספין
IJPמטען Q
[e]מוזרות
Sקסם
Cתחתיות
'Bעליוניות
Tתוחלת החיים האופיינית
[sec]תוצרי דעיכה שכיחיםלמדאuds0.006 ± 115.683 10½+01-00010-10 × (0.020 ± 2.631) או למדא קסוםudc0.14 ± 286.46 20½+1+01+0010-13 × (0.06 ± 2.00)ראה מצבי דעיכה של  למדא תחתוןudb1.6 ± 620.2 50½+0001-010-12 ×  1.409ראה מצבי דעיכה של  למדא עליוןudt_0½+1+0001+__

 הערות שוליים 

קטגוריה:באריונים