Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бөлшектің түрі
Type of particle
Сиқырлы бариондар – кем дегенде бір сиқырлы кварктан тұратын барлық бариондарды қамтитын құрамдас бөлшектер санаты. 1970 жылдары алғаш рет байқалғаннан бері көптеген ерекше сиқырлы бариондық күйлер анықталды. Байқалған сиқырлы бариондардың массасы 2300 мен 2700 аралығында. 2002 жылы Фермилабтағы SELEX ынтымақтастығы екі сиқырлы кварктан тұратын және ~3520 массасы бар екі рет сиқырланған барионның болуын дәлелдеді, бірақ бұл дерек басқа эксперименттермен әлі расталмады. Үш рет сиқырланған барионның болуы болжамдалған, бірақ ол әлі байқалған жоқ.
Charmed baryons are a category of composite particles comprising all baryons made of at least one charm quark. Since their first observation in the 1970s, a large number of distinct charmed baryon states have been identified. Observed charmed baryons have masses ranging between 2300 and 2700. In 2002, the SELEX collaboration, based at Fermilab published evidence of a doubly charmed baryon , containing two charm quarks) with a mass of ~3520, but has yet to be confirmed by other experiments. One triply charmed baryon has been predicted but not yet observed.
Номенклатура
Сиқырлы бариондардың номенклатурасы кварк құрамы мен изоспинге негізделген. Атаулар Бөлшектер деректері тобы белгілеген қағидаларға сәйкес келеді. Бір шарм кваркі және екі жоғары, бір жоғары және бір төмен, немесе екі төмен кварктан тұратын сиқырлы бариондар сиқырлы Ламбдалар (изоспин 0) немесе сиқырлы Сигмалар (изоспин 1) деп аталады. Бір шарм кваркінен және бір жоғары немесе төмен кваркінен тұратын изоспиндік сиқырлы бариондар сиқырлы Ксилер деп аталады және олардың барлығы изоспинге ие. Бір шарм кваркінен және жоғары немесе төмен кварктерден тұратын сиқырлы бариондар сиқырлы Омегалар деп аталады және олардың барлығы изоспин 0-ге ие. Екі шарм кваркінен және бір жоғары немесе төмен кваркінен тұратын сиқырлы бариондар қос сиқырлы Ксилер деп аталады және олардың барлығы изоспинге ие. Екі шарм кваркінен және жоғары немесе төмен кварктерден тұратын сиқырлы бариондар қос сиқырлы Омегалар деп аталады және олардың барлығы изоспин 0-ге ие. Үш шарм кваркінен тұратын сиқырлы бариондар үш сиқырлы Омегалар деп аталады және олардың барлығы изоспин 0-ге ие. Заряд жоғарғы индекстермен көрсетіледі. Ауыр кварктардың (төменгі, сиқырлы немесе жоғарғы кварктар) құрамы төменгі индекстермен көрсетіледі. Мысалы, бір төменгі және бір сиқырлы кварктан тұрады, ал сиқырлы кварқтың (+e) және төменгі кварқтың (-e) зарядынан екінші кварқтың жоғары кварк (+e) болуы керек екенін анықтауға болады. Кейде резонансты көрсету үшін жұлдызшалар немесе апострофтар қолданылады.
The nomenclature of charmed baryons is based on both quark content and isospin. The naming follows the rules established by the Particle Data Group. Charmed baryons composed of one charm quark and two up, one up and one down, or two down quarks are known as charmed Lambdas (, isospin 0), or charmed Sigmas (, isospin 1). Charmed baryons of isospin composed of one charm quark, and one up or down quark are known as charmed Xis and all have isospin Charmed baryons composed of one charm quark and no up or down quarks are called charmed Omegas and all have isospin 0. Charmed baryons composed of two charm quarks and one up or down quark are called double charmed Xis and all have isospin ). Charmed baryons composed of two charm quarks and no up or down quarks are called double charmed Omega and all have isospin 0. Charmed baryons composed of three charm quarks are called triple charmed Omegas , and all have isospin 0. Charge is indicated with superscripts. Heavy quark (bottom, charm, or top quarks) content is indicated by subscripts. For example, a is made of one bottom, one charmed quark, and it can be deduced from the charge of the charm (+e) and bottom quark (−e) that the other quark must be an up quark (+e). Sometimes asterisks or primes are used to indicate a resonance.
Қасиеттері
Зерттелетін шарм барьондарының маңызды параметрлері төрт қасиеттен тұрады. Біріншіден, масса, екіншіден, өлшенетін өмір сүру мерзімі бар барьондардың өмір сүру мерзімі, үшіншіден, ішкі ені (өмір сүру мерзімі өлшеуге тым қысқа болған бөлшектердің массадағы "кеңдігі" немесе таралуы, бұл Хайзенбергтің белгісіздік принципімен байланысты), және соңғысы – олардың ыдырау жолдары. Осы өлшемдердің жинақтарын Particle Data Group жарияланымдарында кездестіруге болады.
The important parameters of charmed baryons, to be studied, consist of four properties. They are firstly the mass, secondly the lifetime for those with a measurable lifetime, thirdly the intrinsic width (those particles that have too short a lifetime to measure have a measurable "width" or spread in mass due to Heisenberg's uncertainty principle), and lastly their decay modes. Compilations of measurements of these may be found in the publications of the Particle Data Group.
Өндіріс және анықтау
Сиқырлы бариондар жоғары энергиялы бөлшектердің соқтығысуында, мысалы, бөлшектерді үдеткіштерінде пайда болады. Оларды табудың жалпы әдісі – олардың ыдырау өнімдерін анықтау, бұл өнімдердің қандай бөлшектер екенін білу және олардың импульстарын өлшеу. Егер барлық ыдырау өнімдері дұрыс табылса және өлшенсе, онда бастапқы бөлшектің массасын есептеуге болады. Мысалы, протонға, каонға және пионға ыдырауы жиі кездеседі. Бұл (құрамы тұрақты) бөлшектердің импульстары детектормен өлшенеді, ал төрт импульстің қағидаларын және дұрыс релятивистік теңдеулерді қолдану арқылы бастапқы бөлшектің массасын анықтауға болады. Бөлшектердің соқтығысуында протон, каон және пион жиі пайда болады, бірақ осы комбинациялардың тек бір бөлігі ғана сиқырлы барионнан туындайды. Сондықтан, мұндай комбинацияларды көптеп өлшеу маңызды. Есептелген бастапқы массаның графигінде массасында максимум байқалады, бірақ бұл тегіс "фазалық кеңістік" фонына қосымша. Максимумның ені детектордың ажыратымдылығымен анықталады, егер сиқырлы барионның өмірі жеткілікті ұзақ болса (мысалы, өмір сүру ұзақтығы шамамен 2). Қатты өзара әрекеттесу арқылы ыдырайтын жоғарырақ күйдегі сиқырлы бариондар әдетте үлкен ішкі енге ие болады. Бұл максимумды фондық комбинациялардан ажыратуды қиындатады. Бұл әдіспен бөлшектерді алғаш рет байқау өте қиын – статистикалық ауытқуларды немесе жалған "максимумдарды" тудыратын әсерлерді дұрыс бағаламау нәтижесінде жарияланған кейбір нәтижелер кейінірек жалған екені анықталды. Алайда, жылдар бойы көптеген тәжірибелерден жиналған деректердің арқасында сиқырлы бариондардың спектроскопиясы қазір жетілген деңгейге жетті.
Charmed baryons are formed in high energy particle collisions, such as those produced by particle accelerators. The general method to find them is to detect their decay products, identify what particles they are, and measure their momenta. If all the decay products are found and measured correctly, then the mass of the parent particle may be calculated. As an example, a favored decay of the is into a proton, a kaon and a pion. The momenta of these (rather stable) particles are measured by the detector and using the usual rules of four momentum using the correct relativistic equations, this gives a measure of the mass of the parent particle. In particle collisions, the protons, kaons and pions are all rather commonly produced, and only a fraction of these combinations will have come from a charmed baryon. Thus, it is important to measure many such combinations. A plot of the calculated parent mass will then have a peak at the mass of the , but this is in addition to a smooth "phase space" background. The width of the peak will be governed by the resolution of the detector, provided that the charmed baryon is reasonably stable (such as the which has a lifetime of around 2). Other, higher states of charmed baryons, which decay by the strong interaction, typically have large intrinsic widths. This makes the peak stand up less definitively against the background combinations. First observations of particles by this method are notoriously difficult – overzealous interpretation of statistical fluctuations or effects that produce false "peaks" mean that several published results were later found to be false. However, with more data collected by more experiments over the years, the spectroscopy of the charmed baryons states has now reached a mature level.
Сиқырлы ламбда+ тарихы
Алғаш рет сиқырлы барион ретінде ашылған бөлшек – . Бұл бөлшек алғаш рет қашан байқалғаны толыққанды белгілі емес; 1975 жылдан бастап осы күйге дәлел жариялаған бірнеше эксперимент болды, бірақ хабарланған массалары көбінесе қазіргі танылған мәннен төмен болды. Содан бері олар көптеген эксперименттерде, әсіресе бекітілген нысаналы эксперименттерде (FOCUS және SELEX сияқты) және B-фабрикаларында (ARGUS, CLEO, BABAR және BELLE) өндіріліп, зерттелді.
The first charmed baryon to be discovered was the It is not entirely clear when the particle was first observed; there were a number of experiments which published evidence for the state beginning in 1975, but the reported masses were frequently lower than the value now known. Since then, have been produced and studied at many experiments, notably fixed target experiments (such as FOCUS and SELEX) and B factories (ARGUS, CLEO, BABAR, and BELLE).
Массасы
BaBar эксперименті массаны нақты өлшеді, 2286,46 массасын шамалы белгісіздікпен хабарлады. Бұл салыстыру үшін, бұл масса протондан екі еседен астам салмақты. Артық масса шарм кваркінің үлкен құраушы массасымен оңай түсіндіріледі, ол өзі протондан ауыр.
The definitive mass measurement has been made by the BaBar experiment, which reported a mass of 2286.46 with a small uncertainty. To put this in context, it is more than twice as heavy as a proton. The excess mass is easily explained by the large constituent mass of the charm quark, which by itself is more than that of the proton.
Өмір бойы
Бөлшектің өмір сүру ұзақтығы шамамен 0,2 пикосекундқа тең деп өлшенген. Бұл, кең фазалық кеңістік ескерілгенде, әлсіз өзара әрекеттесу арқылы ыдырайтын бөлшектер үшін тән өмір сүру ұзақтығы. Өмір сүру ұзақтығын өлшеуге FOCUS, SELEX және CLEO эксперименттері сияқты бірнеше зерттеулер үлес қосты.
The lifetime of the is measured to be almost exactly 0.2 picoseconds. This is a typical lifetime for particles that decay via the weak interaction, taking into account the large available phase space. The lifetime measurement has contributions from a number of experiments, notably FOCUS, SELEX and CLEO.
Кесу
Ол әлсіз ыдырау ережелеріне сәйкес көптеген әртүрлі соңғы күйлерге ыдырайды. Протонға, каонға және пионға (олардың әрқайсысы зарядталған) ыдырау экспериментаторлардың ең көп пайдаланатыны, себебі оны анықтау өте оңай. Бұл ыдыраулардың барлық түрлерінің шамамен 5% құрайды; шамамен 30 түрлі ыдырау жолы өлшенген. Осы тармақталу коэффициенттерін зерттеу теориялық физиктерге ыдырауға әсер ететін негізгі диаграммаларды ажыратуға және әлсіз өзара әрекеттесу физикасын зерттеуге мүмкіндік береді.
The decays into a multitude of different final states, according to the rules of weak decays. The decay into a proton, kaon and pion (each of them charged) is a favorite with experimenters as it is particularly easy to detect. It accounts for around 5% of all decays; around 30 distinct decay modes have been measured. Studies of these branching ratios enable theoreticians to disentangle the various fundamental diagrams contributing the decays
and is a window on weak interaction physics.
Орбиталық қоздырулар
Кварк моделі, кванттық механикамен бірге, бөлшектердің орбиталық қоздырылуы болуы керек екенін болжайды. Бұл күйлердің ең төменгі деңгейі – екі жеңіл кварк (жоғары және төмен) спин 0 күйіне бірігіп, орбиталық бұрыштық импульстің бір бірлігі қосылып, бұл шарм кваркінің ішкі спинімен бірігіп, бөлшектер жұбын құрайды. Олардың жоғарырақ жатқаны (2625) 1993 жылы ARGUS тобымен ашылды. Бастапқыда қандай күй табылды дегені белгісіз болды, бірақ CLEO тобының кейінірек төменгі күйді (2593) табуы жағдайды түсінікті етті. Бөлшеу жолдары, массалары, өлшенген ендері және екі зарядталған пион арқылы, бір зарядталған және бір бейтарап пион арқылы бөлшеуге қарағанда бөлшеуі – барлығы осы күйлердің анықталуын растайды.
The quark model, together with quantum mechanics predicts that there should be orbital excitations of particles. The lowest lying of these states are ones where the two light quarks (the up and down) combine into a spin 0 state, one unit of orbital angular momentum is added, and this combines with the intrinsic spin of the charm quark to make a , pair of particles. The higher of these (the (2625)) was discovered in 1993 by ARGUS. At first it was not clear what state had been discovered, but the subsequent discovery of the lower state (2593) by CLEO clarified the situation. The decay modes, the masses, the measured widths, and the decays via two charged pions rather than one charged and one neutral pion, all confirm the identification of the states.
Сигма шартты кварк құрамы
Жоғарыда айтылғандай, шармалы сигма бөлшектері, бөлшектер сияқты, бір шарма кваркі мен екі жеңіл (жоғары, төмен, таңғажайып) кварктерден тұрады. Дегенмен, бөлшектердің изоспині 1-ге тең. Бұл олардың үш зарядталған күйде болуы мүмкін екенін білдіреді: екі рет зарядталған, бір рет зарядталған және бейтарап. Бұл жағдай бариондардың таңғажайып номенклатурасына тікелей ұқсас. Орбиталық бұрыштық импульсі жоқ негізгі күйдегі бариондарды да осылай бейнелеуге болады. Әр кварк – спині 1/2-ге тең бөлшек. Олардың спиндері жоғары немесе төмен бағытталуы мүмкін. Негізгі күйде екі жеңіл кварк спинін нөлге теңестіретін дикварк құрады. Бұл шарма кваркімен бірігіп, спині 1/2-ге тең бөлшекке айналады. -де екі жеңіл кварк спині 1-ге тең дикварк құрады, содан кейін шарма кваркімен бірігіп, спині 1/2-ге немесе спині 3/2-ге тең бөлшекке (әдетте деп аталады) айналады. Кванттық механиканың ережелері тек үш түрлі кварктан (яғни жоғары, төмен, таңғажайып кварктардан) ғана тұратын бөлшектің болуын қамтамасыз етеді, ал бөлшегі жоғары-жоғары, жоғары-төмен немесе төмен-төмен кварктарынан тұруы мүмкін (соның салдарынан үш түрлі зарядқа ие). Барлық бөлшектер күшті күш арқылы ыдырайды. Әдетте, бұл пионның шығарылуын білдіреді, ол салыстырмалы түрде тұрақты күйге дейін ыдырайды. Сондықтан олардың массалары әдетте тікелей өлшенбейді, ал масса айырмасы арқылы өлшенеді: m − m. Бұл эксперименттік жағынан дәл өлшеуге және теориялық тұрғыдан болжауға массаның абсолютті мәнінен қарағанда оңай.
As noted above, charmed Sigma particles, like particles, comprise a charm quark and two light up, down, strange) quarks. However, particles have isospin 1. This is equivalent to saying that they can exist in three charged states, the doubly charged, the singly charged, and the neutral. The situation is directly analogous to the strange baryon nomenclature. The ground state (that is, with no orbital angular momentum) baryons can also be pictured thus. Each quark is a spin 1/2 particle. The spins can be pointed up, or down. In ground state, the two light quarks point up down to give a zero spin diquark. This then combines with the charm quark to give a spin 1/2 particle. In the , the two light quarks combine to give a spin 1 diquark, which then combines with the charm quark to give either a spin 1/2 particle, or a spin 3/2 particle (normally known as a ). It is the rules of quantum mechanics that make it possible for a to exist only with three different quarks (that is cud quarks), whereas the can exist as cuu, cud or cdd (thus the three different charges). All particles decay by the strong force. Typically this mean the emission of a pion as it decays down to the comparatively stable Thus their masses are not usually measured directly, but in terms of their mass differences, m −m This is experimentally easier to measure precisely, and theoretically easier to predict, than the absolute value of the mass.
(2455) тарих және масса
Ең төменгі массаға Particle Data Group тобы "2455" деген атау берді, олардың қағидасын қолданып, күшті ыдырайтын бөлшектер массасының шамамен мәнімен белгіленеді. Оны шармды бариондарды зерттеудің басында-ақ іздеуге кірісті. Көпіршік камераларындағы жеке оқиғалар бірнеше рет эксперименттерде бөлшектердің болуының дәлелі ретінде жарияланды, бірақ мұндай бір оқиғаның резонанстың дәлелі ретінде қалай қолданылуы белгісіз. 1979 жылға қарай, Колумбия-Брукхавен ынтымақтастығынан екі есе зарядталған күйдің сенімді дәлелдері болды. 1987-1989 жылдары, бірқатар эксперименттер (Fermilab-тағы E 400, ARGUS және CLEO) көп көлемді статистикамен екі есе зарядталған және бейтарап күйлерге нақты дәлелдер тапты (бірақ E 400-дің бейтарап күйі жалған сигнал болып шықты). Масса айырмасы m – m шамамен 168-ге тең екені анықталды. Жалғыз зарядталған күйді анықтау қиын болды, себебі оны өндіру қиын емес, бірақ оның нейтралды пион арқылы ыдырауы көбірек фондық сигналдарға және көптеген бөлшек детекторларымен анықтағанда нашар ажыратымдылыққа ие. CLEO 1993 жылға дейін оны таппады (бір оқиға туралы хабарламадан басқа). Оның ішкі ені көптеген күшті ыдыраулар стандарты бойынша шағын, бірақ қазірде кемінде бейтарап және екі есе зарядталған күйлер үшін CLEO және FOCUS детекторларымен шамамен 2-ге тең өлшенді. Масса бойынша келесі күй – спиндік күй, көбінесе 2520 деп аталады. Олар ыдырауының қосымша фазалық кеңістігіне байланысты "кеңейтілгені" анық, бұл (2455) сияқты бір пион және негізгі күйге ыдырайды. Сигналды көптеген жұптардың үлкен санынан жоғары көтеру үшін үлкен статистика қажет. Тағы да, бейтарап және екі есе зарядталған күйлерді эксперименттік жағынан анықтау оңай, және оларды 1997 жылы CLEO ынтымақтастығы тапты. Жалғыз зарядталған күй 2001 жылға дейін, олар көбірек деректер жинағанша күтуге мәжбүр болды.
The lowest mass was given the name "2455" by the Particle Data Group, using their convention that strongly decaying particles are known by a rough value of their mass. It was searched for since the early days of charmed baryon studies. Individual events in bubble chambers were several times touted by experiments as evidence of the particles, but it is unclear how one event of this sort can be used as evidence of a resonance. As early as 1979, there was reasonable evidence of the doubly charged state from the Columbia–Brookhaven collaboration. In 1987–89, a series of experiments (E 400 at Fermilab, ARGUS and CLEO) with much larger statistics, found clear evidence for both the doubly charged and neutral states (though the E 400 neutral state turned out to be a false signal). It became clear that the mass difference m − m is around 168. The singly charged state was harder to detect, not because it is harder to produce, but simply because its decay via a neutral pion has more background and inferior resolution when detected by most particle detectors. It was not found (except for the report of a single event), until 1993 by CLEO. The intrinsic width of the is small by the standard of most strong decays, but has now been measured, at least for the neutral and doubly charged states, to be around 2 by the CLEO and FOCUS detectors. The next state up in mass is the spin state, usually known as the or the (2520). These are clearly going to be "wider" because of the extra phase space of their decay, which like the (2455) is to one pion plus a ground state Again, large statistics are necessary to claim a signal above the large number of pairs that are produced. Again, the neutral and doubly charged states are experimentally easier to detect, and these were discovered in 1997 by the CLEO Collaboration. The singly charged state had to wait till 2001 by the time they had collected more data.
тарихы және массасы
Стандартты кварк моделінде, csu кварк комбинациясынан тұрады, ал csd кварк комбинациясынан тұрады. Екі бөлшектің де әлсіз әсерлесу арқылы ыдырауы байқалды. 1983 жылы CERN-де жұмыс істейтін WA62 коллаборациясы алғаш рет байқады. Олар 2460 массасындағы ыдырау режимінде маңызды ең жоғары деңгейді анықтады. Массаның қазіргі мәні 6 эксперименттің орташасынан алынған және 2467,9-қа тең. Бұл бөлшекті 1989 жылы CLEO коллаборациясы тапты, олар 2471 массасындағы ыдырау режимінде ең жоғары деңгейді өлшеді. Қабылданған мән 2471,0.
In the standard quark model, comprises a csu quark combination and the comprises a csd quark combination. Both particles decay via the weak interaction. The first observation of the was in 1983 by the WA62 collaboration working at CERN. They found a significant peak in the decay mode at a mass of 2460. The present value for the mass is taken from an average of 6 experiments, and is 2467.9. The was discovered in 1989 by the CLEO, who measured a peak in the decay mode of with a mass of 2471. The accepted value is 2471.0.
Charmed Omega тарихы мен массасы
Таңқаларлық емес, әлсіз ыдырайтын төрт барионның ішінде (css кварк комбинациясы) соңғы ашылған және ең аз зерттелгені. Оның тарихы тұманды. Кейбір авторлар 1985 жылы ЦЕРН-де байқалған үш оқиғадан тұратын топтаманы сигнал деп санайды, бірақ қазір оның дұрыс емес массасы себепті оны жоққа шығаруға болады. ARGUS эксперименті 1993 жылы ықтимал сигнал ретінде шағын шыңды жариялады, бірақ оны қима бойынша жоққа шығаруға болады, себебі ARGUS сияқты жағдайда көптеген эксперименттер көптеген соқтығысулармен жұмыс істеді. Фермилабтағы E687 эксперименті 1993 және 1994 жылдары екі мақала жариялады. Біріншісі ыдырау режимінде маргиналды маңыздылығы бар шағын шыңды, ал ыдырау режимінде үлкен, көрінеу сенімді сигналды көрсетті. Бөлшектер туралы деректер тобы осы соңғы байқауды дұрыс деп санайды, бірақ басқа эксперименттерде осы ыдырау режимі байқалмағандықтан, ол күдіс тудырады. Содан кейін CLEO эксперименті әртүрлі ыдырау режимдерінің қосындысында 40 оқиғадан тұратын шыңды және 2494.6 массасын көрсетті. Одан бері БаБар және Белль эксперименттері көптеген деректерді жинап, CLEO мәніне өте жақын массадағы өте күшті сигналдарды көрсетті. Алайда, олардың екеуі де массаны белгілі бір дәлдікпен анықтау үшін қажетті зерттеулерді жүргізбеді. Сондықтан, бұл бөлшектің табылуына күмән жоқ, бірақ оның массасының нақты өлшемі әлі жоқ.
Not surprisingly, of the four weakly decaying, singly charmed baryons, the (the css quark combination), was the last to be discovered and the least well measured. Its history is murky. Some authors claim that in 1985 a cluster of three events observed at CERN was a signal, but this can now be excluded on the grounds of its incorrect mass. The ARGUS experiment published a small peak as a possible signal in 1993, but this can now be excluded on cross section grounds, as many experiments have operated in the same environment as ARGUS with many more collisions. The E 687 experiment at Fermilab published two papers, one in 1993 and the other in 1994. The former one showed a small peak of marginal significance in the decay mode , and a larger, apparently robust signal in the decay mode This latter observation is considered valid by the Particle Data Group, but increasingly seems odd in that this decay mode has not been observed by other experiments. The CLEO experiment then showed a peak of 40 events in the sum of a variety of decay modes and a mass of 2494.6. Since then, two experiments, BaBar, and Belle, have taken a great deal of data, and have shown very strong signals at a mass very similar to the CLEO value. However, neither have done the necessary studies to be able to quote a mass with an uncertainty. Therefore, though there is no doubt that the particle has been discovered, there is no definitive measurement of its mass.