קאון

קאון
Kaon

מידע כללי
הרכב	האדרון
סטטיסטיקה	בוזון
קבוצת שיוך	מזון
סמל	K
תכונות
ספין	0 ħ
מספר לפטוני	0
מספר באריוני	0
מטען צבע	0
אינטראקציות	הכוח החזק, אלקטרומגנטיות, הכוח החלש, כבידה
הרכב קווארקים	K+: us K-: su K0: ds K0: sd ${\displaystyle \mathrm {K_{S}^{0}} }$: ds + sd2√ ${\displaystyle \mathrm {K_{L}^{0}} }$: ds - sd2√
אורך חיים	K±: ‎1.238×10-8‎ שניות ${\displaystyle \mathrm {K_{S}^{0}} }$: ‎8.954×10-11‎ שניות ${\displaystyle \mathrm {K_{L}^{0}} }$: ‎5.116×10-8‎ שניות
היסטוריה
נצפה?	כן
תאריך גילוי	1946
מגלה	ג'ורג' רוצ'סטר (אנ'), קליפורד צ'ארלס באטלר (אנ')
ניסוי	תצפית על קרניים קוסמיות בתא ערפל
מוסד	אוניברסיטת מנצ'סטר

קאונים (או מזוני-K) הם קבוצת מזונים הנושאים את המספר הקואנטי מוזרות. לפי מודל הקווארקים של פיזיקת החלקיקים, כל קאון מכיל קווארק מוזר או אנטיקווארק מוזר אחד.

הקאונים הטעונים הם מזונים עם צירוף קווארקים של למעלה ואנטי-מוזר, במקרה של קאון חיובי, או אנטי-למעלה ומוזר, במקרה של קאון שלילי. המסה שלהם היא 493.677 MeV והם בעלי אורך חיים של כ-‎1.238×10^-8‎ שניות. אורך חיים זה, שהוא גדול למדי בהשוואה לחלקיקים לא-יציבים אחרים, מעיד כי החלקיק דועך דרך הכוח החלש. עקב חולשתו של הכוח החלש, לעומת הכוח החזק, הוא מאפשר לחלקיקים הדועכים דרכו להתקיים למשכי זמן ארוכים יותר. מכיוון שאף אחד מתוצרי דעיכת הקאון אינו מכיל קווארק מוזר, דעיכה זו מפירה את שימור המוזרות ולא יכולה להתרחש דרך הכוח החזק, שהרי רק הכוח החלש מסוגל לשנות את הטעם של חלקיקים.

הקאונים הנייטרליים הם חלקיקים בעלי תכונות מורכבות, המייחדות אותם לעומת שאר החלקיקים המוכרים.

קיימים שני סוגים של קאונים נייטרליים: ${\displaystyle \mathrm {K_{S}^{0}} }$ (K-אפס-קצר) ו-${\displaystyle \mathrm {K_{L}^{0}} }$ (K-אפס-ארוך). שני הסוגים נושאים קווארקי ערכיות מסוג למטה ואנטי-מוזר או אנטי-למטה ומוזר. לשני החלקיקים יש מסה זהה, 497.614 מגה אלקטרונוולט, אך אורכי החיים שלהם שונים מאוד. ל-K-אפס-ארוך נדרשות כ-‎5.116×10^-8‎ שניות כדי לדעוך, זמן גדול פי כ-571 מאורך החיים של K-אפס-קצר. ההבדל בין השניים הוא ש-K-אפס-קצר הוא סופרפוזיציה קוונטית סימטרית של המצבים ds ו-sd; לעומת זאת, K-אפס-ארוך הוא סופרפוזיציה אנטיסימטרית שלהם. תכונה קואנטית ייחודית זו מעכבת את פעולת הכוח החלש על החלקיק. כתוצאה מכך, K-אפס-ארוך הוא בעל אורך החיים הגבוה ביותר מבין כל המזונים.

ג'ורג' רוצ'סטר (George Rochester) וקליפורד צ'ארלס באטלר (Clifford Charles Butler) גילו את החלקיק ${\displaystyle \mathrm {K_{S}^{0}} }$ באוקטובר 1946, תוך תצפית על דעיכת קרניים קוסמיות בתא ערפל.

לאחר שהחלקיק K⁺ נצפה לראשונה, הוא נחשב בטעות לשני חלקיקים שונים, אשר כונו מזוני טאו וטתא (τ meson, θ meson). דעיכתם נחשבה לתעלומה וכונתה "חידת τ–θ": אף שלשני החלקיקים היו מסה, אורך חיים ומספרים קואנטיים זהים, הם דעכו לשני הרכבים נפרדים של תוצרי דעיכה, שלכל אחד מהם זוגיות (parity) שונה. כאשר חלקיקים דועכים דרך הכוח החזק או האלקטרומגנטי, הזוגיות תמיד נשמרת גם אחרי הדעיכה. ב-1956, צונג-דאו לי וצ'ן-נינג יאנג הציעו את ההשערה שזוגיות אינה נשמרת בתהליכים של הכוח החלש. ב-1957, צ'ין-שיונג וו אימתה באופן ניסויי את ההשערה, במסגרת מחקר על דעיכת בטא של קובלט. על עבודתם זכו לי ויאנג בפרס נובל לפיזיקה ב-1957.

גם לאחר שהתגלתה הפרת הזוגיות, המשיכו לסבור כי הצירוף של מטען חשמלי וזוגיות, הידוע כ-charge-parity או CP, אינו יכול להיות מופר. אולם, ניסוי שערכו ג'יימס קרונין וואל פיץ' ב-1964 הראה, על בסיס דעיכת קאונים, כי גם שבירת סימטריית CP קיימת. על תגליתם זו קיבלו קרונין ופיץ' את פרס נובל לפיזיקה ב-1980.

• קווארק מוזר
• מזון (חלקיק)
• שבירת סימטריית CP
• מיון החלקיקים

מדיה וקבצים בנושא קאון בוויקישיתוף