Étrangeté - Strangeness

En physique des particules , l' étrangeté (« S ») est une propriété des particules , exprimée sous forme de nombre quantique , pour décrire la désintégration des particules lors d' interactions fortes et électromagnétiques qui se produisent sur une courte période de temps . L'étrangeté d'une particule est définie comme :

${\displaystyle S=-(n_{s}-n_{\bar {s}})}$

où n
_s
représente le nombre de quarks étranges (
s
) et n
_s
représente le nombre d' antiquarks étranges (
s
). L'évaluation de la production d'étrangeté est devenue un outil important dans la recherche, la découverte, l'observation et l'interprétation du plasma quark-gluon (QGP). L'étrangeté est un état excité de la matière et sa désintégration est régie par le mélange CKM .

Les termes étrange et étrangeté sont antérieurs à la découverte du quark et ont été adoptés après sa découverte afin de préserver la continuité de la phrase ; étrangeté des anti-particules désignées par +1 et des particules par -1 selon la définition originale. Pour tous les nombres quantiques de saveur de quark (étrangeté, charme , topness et bottomness ), la convention est que la charge de saveur et la charge électrique d'un quark ont ​​le même signe. Avec cela, toute saveur portée par un méson chargé a le même signe que sa charge.

Préservation

L'étrangeté a été introduite par Murray Gell-Mann , Abraham Pais , Tadao Nakano et Kazuhiko Nishijima pour expliquer le fait que certaines particules, comme les kaons ou les hypérons
??
et
??
, ont été créés facilement dans les collisions de particules, mais se sont désintégrés beaucoup plus lentement que prévu pour leurs grandes masses et leurs grandes sections efficaces de production . Notant que les collisions semblaient toujours produire des paires de ces particules, il a été postulé qu'une nouvelle quantité conservée, appelée "étrangeté", était préservée lors de leur création, mais pas conservée lors de leur désintégration.

Dans notre compréhension moderne, l'étrangeté est conservée pendant les interactions fortes et électromagnétiques , mais pas pendant les interactions faibles . Par conséquent, les particules les plus légères contenant un quark étrange ne peuvent pas se désintégrer par l'interaction forte, et doivent à la place se désintégrer via l'interaction faible beaucoup plus lente. Dans la plupart des cas, ces désintégrations modifient la valeur de l'étrangeté d'une unité. Cependant, cela ne vaut pas nécessairement dans les réactions faibles de second ordre, où il y a des mélanges de
K⁰
et
K⁰
mésons. Dans l'ensemble, la quantité d'étrangeté peut changer dans une réaction d'interaction faible de +1, 0 ou -1 (selon la réaction).

Par exemple, l'interaction d'un méson K ⁻ avec un proton est représentée par :

${\displaystyle K^{-}+p\rightarrow \Xi ^{0}+K^{0}}$

${\style d'affichage (-1)+(0)\flèche droite (-2)+(1)}$

Ici l'étrangeté est conservée et l'interaction se fait via la force nucléaire forte.

Cependant, dans des réactions comme la désintégration du kaon positif :

${\displaystyle k^{+}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{0}}$

${\style d'affichage +1\flèchedroite (0)+(0)}$

Puisque les deux pions ont une étrangeté de 0, cela viole la conservation de l'étrangeté, ce qui signifie que la réaction doit passer par la force faible.

Voir également

• Étrangeté et plasma quark-gluon
• Particules étranges

Les références