كائون ها

همان طوري كه مي دانيد ما دو جور كائون داريم.كائون هاي باردار و كائون هاي خنثي:


كائون هاي باردار از كوارك هاي u و s و پادذره هاي آنها تشكيل شده اند:

K^+=u \bar{s}وK^-=s\bar{u}

كائون هاي خنثي هم خودشان بر دو نوع هستند:

K^0=d \bar{s} و\bar{K^0}=\bar{d}s

دقت كنيد كه اين دو نوع كائون تحت تبديل بار-پاريته به هم تبديل مي شوند:

CP K^0=\bar{K^0}

در واقع هيچكدام از اين دو ويژه حالت جرم (انرژي) نيستند.بلكه تركيبات زير ويژه حالت جرم مي باشند:

K_L=(pK^0+q\bar{K^0})/b

و

K_s=(p K^0-q\bar{K^0})/b

كه در آن p, qعدد هستند وbضريب بهنجارش است:

b=\sqrt{p^2+q^2}.

دقت كنيد كه اگر p برابر q باشد هر دوي اين دو , ويژه حالت CP هم خواهند بود. در عمل p, qنزديك هم هستند اما دقيقا برابر نيستند.

همه كائون ناپايدار هستند و واپاشيده مي شوند. كائون ها سبك ترين ذراتي هستند كه حاوي كوارك s مي باشند بنابراين وقتي اين ذرات واپاشيده مي شوند كوارك s از بين مي رود. كار ي كه كابيبو كرد اين بود كه نشان داد كه اگر كوارك هاي d و s با هم "مخلوط" شوند فناي s از طريق برهمكنش ضعيف امكان پذيرمي شود. اما اين همه ماجرا نبود.

در بيشتر موارد

K_sبه دو پايون و K_L به سه پايون واپاشيده مي شود. چون امكان (فضاي فاز) واپاشيدن به دو ذره بيشتر از از امكان واپاشيدن به سه ذره است K_s حدودا 500 بار سريع تر ازK_Lواپاشيده مي شود. (يك دانشجوي فيزيك ذرات بايد بتواند در چند خط اين را نشان دهد.) در واقع انديس هاي sو LمخففLong-livedو short-livedهستند.

گفتم " بيشتر موارد" نه" همه موارد"! حدودا در يك هزارم موارد K_L به دو پايون واپاشيده مي شود. مي توان نشان داد كه اگر ذره اي هم به سه پايون وهم به دو پايون بتواند واپاشيده شود تقارن CP شكسته است. (تمرين براي دانشجويان ذرات). اين مشاهده از دهه شصت شده بود اما كسي توضيح قابل قبولي براي آن نداشت تا اين كه كوباياشي و ماسكاوا در اوايل دهه هفتاد پيشنهاد دادند با تعميم اختلاط دو نسل به سه نسل نقض CP به طور طبيعي حاصل مي شود و پديده مشاهده شده توضيح داده مي شود. اين مدل آن ها پيش بيني هم داشت: وجود كوارك b كه حدود سه سال بعد در سال 1977 كشف شد. همان طوري كه مي دانيد كوباياشي و ماسكاوا براي همين توضيح و پيش بيني خود امسال جايزه نوبل دريافت كردند.

در مورد مراحل فرمول بندي و كشف ريز به ريز اسرار كائون ها مي توان مقالات زيادي نوشت. سر حوصله به بخش هايي از اين داستان اشاره خواهم كرد.