Hyperon

Als Hyperon wird ein Baryon bezeichnet, das mindestens ein Strange-Quark (s-Quark), aber kein schweres Quark (also Charm-Quark oder Bottom-Quark) als Valenzquark enthält. Hyperonen wurden erstmals in den 1950er-Jahren nachgewiesen.

Das SU(3)-Baryon-Oktett mit den Quantenzahlen Isospin I₃, Strangeness S und elektrische Ladung Q

Das SU(3)-Baryon-Dekuplett mit denselben Quantenzahlen. Alle Teilchen außer dem Ω-Baryon sind kurzlebige (Spin-)Anregungen der Grundzustände im Oktett und können über die starke Wechselwirkung zerfallen.

Die Nomenklatur richtet sich nach der Zahl der s-Quarks:

• 1 s-Quark: Lambda (Λ) (Isospin = 0) und Sigma (Σ) (Isospin = 1)
• 2 s-Quarks: Xi (Ξ)
• 3 s-Quarks: Omega (Ω)

Hyperonen zerfallen meist unter Einwirkung der schwachen Kernkraft. Dabei wird ein s-quark in ein leichtes Quark (u oder d) umgewandelt, was durch den Austausch eines W⁻- oder eines Z⁰-Bosons vermittelt wird. Die Bosonen koppeln ihrerseits meist an Quarks, wobei z. B. Pionen entstehen (hadronischer Zerfall), können aber auch in Leptonen übergehen (semileptonischer Zerfall).^[1] Da einige Hyperonen paritätsverletzend zerfallen (z. B. Λ→pπ^-), spielten sie eine wichtige Rolle in der Entwicklung einer Theorie für die schwache Kernkraft.^[2]

Der Begriff Hyperon entstand vor der Entdeckung der Quarks. Eine erste Definition lautete: Ein Hyperon ist ein Teilchen, welches schwerer ist als das Neutron, aber leichter als das Deuteron^[3]. Mit der Einführung der Quarks als fundamentale Teilchen wurde auch die Definition abgeändert in Baryonen, die s-Quarks enthalten^[4]. Mit der Entdeckung der schweren Quarks Charm und Bottom wurde auch diese Definition ungenau, wurde aber nicht weiter spezifiziert. Anstatt dessen wurde ein Klassifizierungsschema für die einzelnen Baryonen entworfen^[5]. Der Name Hyperon ist als Sammelbegriff aber weiterhin gebräuchlich in der obigen Definition.

Atomkerne, die Hyperonen enthalten, heißen Hyperkerne.

Hyperon	Quarkinhalt	Spin und Parität (JP)	Isospin	Strangeness	Masse in MeV	Lebensdauer in s	Zerfallskanäle
Lambda Λ	uds	1/2+	0	−1	1115,683(6)	2,631(20) × 10−10	pπ−,nπ0
Sigma Σ+	uus	1/2+	1	−1	1189,37(7)	0,8018(26) × 10−10	pπ0, nπ+
Sigma Σ0	uds	1/2+	1	−1	1192,642(24)	7,4(7) × 10−20	Λγ
Sigma Σ-	dds	1/2+	1	−1	1197,449(30)	1,479(11) × 10−10	nπ−
Xi Ξ0	uss	1/2+	1/2	−2	1314,86(20)	2,90(9) × 10−10	Λπ0
Xi Ξ-	dss	1/2+	1/2	−2	1321,71(7)	1,639(15) × 10−10	Λπ−
Omega Ω−	sss	3/2+	0	−3	1672,45(29)	0,821(11) × 10−10	ΛK−, Ξ0π−, Ξ−π0

Literatur

• Walter Greiner, Berndt Mueller: Quantenmechanik. Symmetrien. 4. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-81711-616-0.
• Horst Stöcker (Hrsg.): Taschenbuch der Physik. 5. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-8171-1720-5.
• Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz und Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.

Weblinks

•  Wiktionary: Hyperon – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
• Particle Data Group (englisch)

Einzelnachweise

1. ↑ Walter Greiner, Berndt Mueller: Quantenmechanik. Symmetrien. 3. Auflage. Deutsch, Frankfurt am Main 1990, ISBN 3-8171-1142-8. (Theoretische Physik. Band 5).
2. ↑ T.D. Lee et al.:Possible Detection of Parity Nonconservation in Hyperon Decay Phys.Rev. 106 p.1367 (1957) doi:10.1103/PhysRev.106.1367
3. ↑ E.Amaldi et al.: Symbols for fundamental particles. In: Nature. 173, 1954, S. 123, doi:10.1038/173123a0.
4. ↑ Bogdan Povh, Klaus Rith, Christoph Scholz und Frank Zetsche: Teilchen und Kerne. 8. Auflage. Springer, Berlin 2009, ISBN 978-3-540-68075-8.
5. ↑ Particle Data Group: K.Nakamura et al.: Review of Particle Physics. In: J. Phys.. G, Nr. 37, 2010, Kapitel 8 Naming scheme for hadrons, S. 075021 (http://pdg.lbl.gov/).