Kaoni

Kaoni
Rakenne	${\displaystyle \scriptstyle K^{+}:u{\overline {s}}}$ ${\displaystyle \scriptstyle K^{-}:s{\overline {u}}}$ ${\displaystyle \scriptstyle K_{S}^{0}:{\frac {d{\overline {s}}+s{\overline {d}}}{\sqrt {2}}}}$ ${\displaystyle \scriptstyle K_{L}^{0}:{\frac {d{\overline {s}}-s{\overline {d}}}{\sqrt {2}}}}$
Perhe	Bosonit
Ryhmä	Mesonit
Vuorovaikutus	Vahva vuorovaikutus ja heikko vuorovaikutus
Antihiukkanen	antikaoni
Massa	K±: 493,577 ± 0,013 MeV[1] K0: 497,614 ± 0,022 MeV[2]
Sähkövaraus	K±: ±e K0: 0
Spin	0
Infobox OK

Kaoni eli K-mesoni on mesoneihin kuuluva hiukkanen, jolla on kvanttiluku outous.^[3] Kaoneita on neljänlaisia: sähköisesti positiivinen (K⁺), negatiivinen (K^-) ja kaksi neutraalia (K⁰_S, K⁰_L),^[4] kullakin on erilainen kvarkkisisältö.

Kaonilla K⁰_S on kertaluokkia pienempi elinaika kuin muilla kaoneilla.

Siroamismoodit

Varatut kaonit

Kaonin K⁺ hajotessa muiksi hiukkasiksi yleisimmät hajoamismoodit ovat^[5]

${\displaystyle K^{+}\rightarrow \mu ^{+}+\nu _{\mu }}$

${\displaystyle K^{+}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{0}}$,

missä hiukkanen ${\displaystyle \scriptstyle \mu }$ on myoni, ${\displaystyle \scriptstyle \nu _{\mu }}$ myonin neutriino ja ${\displaystyle \scriptstyle \pi ^{0}}$ sekä ${\displaystyle \scriptstyle \pi ^{+}}$ pioneita.

Vastaavasti negatiivisesti varatulle kaonille K^- yleisimmät hajoamismoodit ovat

${\displaystyle K^{-}\rightarrow \mu ^{-}+\nu _{\mu }}$

${\displaystyle K^{-}\rightarrow \pi ^{-}+\pi ^{0}}$.

Neutraalit kaonit

Vähemmän aikaa säilyvälle neutraalille kaonille K⁰_S yleisimmät hajoamismoodit ovat^[6]

${\displaystyle K_{S}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}}$

${\displaystyle K_{S}^{0}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{-}}$.

Jälkimmäinen siroaminen, jossa kaoni muuttuu positiiviseksi ja negatiiviseksi pioniksi, oli reaktio, jonka George Rochester ja C. C. Butler havaitsivat tehdessään ensimmäisen löydön kaonista K⁰_S sumukammiossaan. Vaikka kaoni ei itsessään jätä kammioon jälkiä, siroavista pioneista tulee silminnähtävä V-kuvio.

Sen sijaan pidempään elävälle neutraalille kaonille K⁰_L yleisiä hajoamismoodeja ovat

${\displaystyle K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}+\pi ^{0}}$

${\displaystyle K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{-}+\pi ^{0}}$.

Pitempään elävä ${\displaystyle K_{L}^{0}}$ ei hajoa vahvan vaan heikon vuorovaikutuksen mukaan, jolloin kokonaisoutous muuttuu.

CP-rikko

Vuonna 1964 tehdyssä kokeessa James Cronin ja Val Fitch havaitsivat, että noin 0,2% ${\displaystyle K_{L}^{0}}$ -hiukkasista hajoaakin kolmen pionin sijasta kahdeksi pioniksi:

${\displaystyle K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}}$

Tämä edellyttää sekä pariteetin että varauskonjugaation rikkoutumista hajoamisreaktiossa eli CP-symmetriarikkoa. Ilmiö on ainoa kokeellisesti tunnettu CP-symmetrian rikkoutuminen ja havainnosta myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto vuonna 1980.^[7][8]

Lähteet

Hiukkaset fysiikassa

Alkeishiukkaset
Fermionit	Kvarkit - ylöskvarkki (u) - ylös-antikvarkki (u) - alaskvarkki (d) - alas-antikvarkki (d) - lumokvarkki (c) - lumo-antikvarkki (c) - outokvarkki (s) - outo-antikvarkki (s) - huippukvarkki (t) - huippu-antikvarkki (t) - pohjakvarkki (b) - pohja-antikvarkki (b) Leptonit e− · e+ · μ− · μ+ · τ− · τ+ · ve  · ve · vμ  · vμ · vτ  · vτ
Bosonit	Mittabosonit γ · g · W± · Z Skalaaribosonit H0
Hypoteettiset	Superpartnerit Aksiino · Chargiino · Fotiino · Gluiino · Gravitiino · Higgsiino · Neutraliino · Sfermionit Muut A0 · Dilatoni · G · m · Majoroni · Takyoni · W'  · Z' · X · Y · Steriili neutriino · Preoni
Yhdistelmähiukkaset
Hadronit	Baryonit N (p · n) Δ · Λ · Σ · Ξ · Ω Mesonit π · ρ · η · η′ · φ · ω · J/ψ · ϒ · θ · K · B · D · T
Muut	Atomi · Atomiydin · Dikvarkki · Eksoottinen atomi (Positronium · Myonium · Tauonium) · Molekyyli · Pentakvarkki · Tetrakvarkki
Hiukkaslöytöjen aikajana