Kaone: differenze tra le versioni

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{{Infobox_particella

I '''kaoni''' neutri secondo il [[Modello Standard]] sono costituiti da miscele simmetriche ed antisimmetriche delle combinazioni di [[quark_(particella)|quark]] down-antistrange e antidown-strange.

|nome = Kaone

|composizione = '''{{Particella subatomica|Kaon+}}''': {{Particella subatomica|Quark up}}{{Particella subatomica|strange antiquark}}<br />'''{{Particella subatomica|Kaon0}}''': {{Particella subatomica|Quark down}}{{Particella subatomica|strange antiquark}}, {{Particella subatomica|Strange quark}}{{Particella subatomica|Antiquark down}}<br/>'''{{Particella subatomica|Kaon-}}''': {{Particella subatomica|Antiquark up}}{{Particella subatomica|strange quark}}

|immagine =

|dimensione =

|alternativo =

|didascalia =

|classificazione = Particella composta ([[adrone]])

|famiglia = [[Bosone (fisica)|Bosoni]]

|gruppo = [[Mesoni]]

|interazione = [[Gravità]], [[Interazione elettromagnetica|elettromagnetica]], [[Interazione debole|debole]], [[Interazione forte|forte]]

|particella =

|antiparticella =

|status =

|teorizzata =

|scoperta = 1947

|simbolo = {{Particella subatomica|Kaon+}}, {{Particella subatomica|Kaon0}}, {{Particella subatomica|Kaon-}}

|num_types = 3 (kaone positivo, neutro e negativo)

|massa = '''{{Particella subatomica|Kaon+-}}''': 493,677 ±0.013 [[MeV]]/[[velocità della luce|c]]²<br/>'''{{Particella subatomica|Kaon0}}''': 497,648 ±0.022 MeV/c²

<ref name="PDG2009">

{{cita web

|autore = C. Amsler ''et al.'' ([[Particle Data Group]])

|url = http://pdglive.lbl.gov/Rsummary.brl?nodein=Q002

|titolo = PDGLive Particle Summary

|editore = [[Particle Data Group]]

|anno = 2009

|accesso = 23 luglio 2009

|lingua = en

|urlmorto = sì

}}</ref>

|vita media =

|decay_particle =

|carica_elettrica = '''{{Particella subatomica|Kaon+-}}''': ±1 [[carica elementare|e]]<br/>'''{{Particella subatomica|Kaon0}}''': 0 e

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|spin = 0

|num_spin_states =

}}

I '''kaoni''' sono [[Mesone|mesoni]] caratterizzati dal [[numero quantico]] della [[stranezza]].<ref name="PDGQuarkmodel">C. Amsler ''et al.'' (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/quarkmodrpp.pdf Quark Model]</ref>

I kaoni carichi sono [[mesone|mesoni]] e si ritiene che hanno una composizione di quark up-antistrange per i kaoni positivi e antiup-strange per i kaoni negativi. Il tempo di decadimento è di circa 10^-8 secondi.

== Descrizione ==

I tempi di decadimento di questo ordine di grandezza, indicano un decadimento per interazione debole. Nessuno dei prodotti di decadimento ha un quark strange, violando così la legge di conservazione della stranezza (strangeness) e non possono quindi procedere per interazione forte.

I kaoni neutri secondo il [[modello standard]] sono costituiti da miscele simmetriche ed antisimmetriche delle combinazioni di [[quark (particella)|quark]] down-antistrange e antidown-strange. I kaoni carichi sono [[mesone|mesoni]] e si ritiene che abbiano una composizione di quark up-antistrange per i kaoni positivi e antiup-strange per i kaoni negativi. La sua [[vita media]] è di circa 10⁻⁸&nbsp;[[secondo|s]].<ref name=PDGKaon>C. Amsler ''et al''. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s010.pdf Particle listings – {{Particella subatomica|Kaon+-}}]</ref>

Descrivere i kaoni neutri è molto più complicato. Esistono due versioni di questa particella, con la stessa massa, ma con tempi di decadimento differenti. Il primo si chiama K-zero-breve, l'altro si chiama K-zero-lungo. Queste due particelle sono considerate come combinazioni di quark down-antistrange e antidown-strange rispetivamente. Dette particelle decadono in [[pione|pioni]] tramite scambio di due [[bosoni W]].

I tempi di decadimento di questo ordine di grandezza indicano un decadimento per interazione debole. Nessuno dei prodotti di decadimento ha un quark strange, violando così la legge di conservazione della stranezza (strangeness) e non possono quindi procedere per interazione forte.

I kaoni neutri sono importanti, dal punto di vista storico, per il loro ruolo nell'avanzamento della comprensione dei processi che coinvolgono i quark. Quando vennero scoperti, alla fine degli [[anni 1940|anni 40]], furono etichettati come "puzzle t-q". Le particelle sono identiche in massa, e l'unica cosa che apparentemente le differenziava era il processo di decadimento, e il fatto che i due differenti insiemi dei prodotti del decadimento, avevano [[Parità|parità]] diversa. Si era osservato che il decadimento di particelle per interazione elettromagnetica (o forte) conservava la parità nei suoi prodotti. I fisici teorici [[T. D. Lee]] e [[C. N. Yang]] proposero nel [[1956]], che la parità non dovesse essere conservata in caso di decadimento da interazione debole. Nel [[1957]], Chien-Shiung Wu mostrò questa violazione della [[Simmetria_CP|conservazione della parità]], nel decadimento beta del [[cobalto]]. Anche con la violazione della parità si pensava che la combinazione di ''coniugazione di carica'' e parità, avrebbe lasciato il sistema invariante (invarianza CP). Un esperimento di Cronin e Fitch del [[1964]] mostrò che esisteva una piccola violazione dell'invarianza CP nel decadimento del kaone, e così il kaone ha giocato un ruolo centrale nella discussione di queste simmetrie a partire da allora.

Descrivere i kaoni neutri è molto più complicato. Esistono due versioni di questa particella, con la stessa massa, ma con tempi di decadimento differenti. Il primo si chiama K-zero-breve, l'altro si chiama K-zero-lungo. Queste due particelle sono considerate come combinazioni di quark down-antistrange e antidown-strange rispettivamente. Queste particelle decadono in [[pione|pioni]] tramite scambio di due [[bosoni W]].

Quando Rochester e Butler scoprirono la versione breve del kaone neutro nel [[1946]], lo fecero osservando una caratteristica traccia a "V" in una [[camera a nebbia]]. Il kaone neutro non lascia tracce nella camera a nebbia, quindi la traccia a "V" del pione rivelava la sua presenza prima del decadimento.

I kaoni neutri sono importanti, dal punto di vista storico, per il loro ruolo nell'avanzamento della comprensione dei processi che coinvolgono i quark.

{| border="1" cellspacing="0" cellpadding=" 2"

|- align=center

! [[Particella elementare | Particella]] !! Simbolo !! [[Antiparticella]] !! composizione !! [[Massa a riposo]]<br/>[[MeV]]/[[velocità della luce|c]]² !! S !! C !! B !! [[Vita media]]<br/>[[secondo|secondi]]

|-

| Kaone || K⁺ || K^- || <math>\mathrm{u\bar{s}}</math> || 493,7 || +1 || 0 || 0 || 1,24&times;10^-8

|-

| Kaone || <math>\mathrm{K_S^0}</math> || <math>\mathrm{K_S^0}</math> || <math>\mathrm{\frac{d\bar{s} - s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math> || 497,7 || +1 || 0 || 0 || 0,89&times;10^-10

|-

| Kaone || <math>\mathrm{K_L^0}</math> || <math>\mathrm{K_L^0}</math> || <math>\mathrm{\frac{d\bar{s} + s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math> || 497,7 || +1 || 0 || 0 || 5,2&times;10^-8

|}

Quando Rochester e Butler scoprirono la particella con vita media breve ora nota come kaone neutro nel [[1946]], lo fecero osservando una caratteristica traccia a "V" in una [[camera a nebbia]]. Il kaone neutro non lascia tracce nella camera a nebbia, quindi la traccia a "V" del pione rivelava la sua presenza prima del decadimento.

{| class="wikitable"

! Particle

{| class="wikitable"

! Symbol

! Anti-<br>particle

! [[Quark]]<br>Makeup

! [[Spin (physics)|Spin]] and [[Parity (physics)|parity]]

! [[Rest mass]]<br>[[electron volt|MeV]]/[[speed of light|c]]²

! [[strangeness|S]]

! [[charm (quantum number)|C]]

! [[bottomness|B]]

! [[Mean lifetime]]<br>[[second|s]]

! Decays to

! Notes

|-

! [[Particella elementare|Particella]] !! Simbolo !! [[Antiparticella]] !! Composizione !! [[Massa a riposo]]<br/>[[MeV]]/[[velocità della luce|c]]² !! S !! C !! B !! [[Vita media]]<br/>[[secondo|secondi]]

| Charged <br>Kaon

| {{SubatomicParticle|Kaon+}}

| {{SubatomicParticle|Kaon-}}

| {{SubatomicParticle|Up Quark}}{{SubatomicParticle|Strange antiquark}} / {{SubatomicParticle|Strange Quark}}{{SubatomicParticle|Up antiquark}}

| Pseudoscalar

| 493.7

| +1

| 0

| 0

| 1.24&times;10^-8

| {{SubatomicParticle|Antimuon}} + {{SubatomicParticle|Muon neutrino}} <br/> or {{SubatomicParticle|Pion+}} + {{SubatomicParticle|Pion0}}

|-

| Kaone || K⁺ || K^- || <math>\mathrm{u\bar{s}} (\bar{u}s) </math> || 493,7 || +1 || 0 || 0 || {{M|1,24|e=-8}}

| Neutral<br>Kaon

| {{SubatomicParticle|Kaon0}}

| {{SubatomicParticle|AntiKaon0}}

| {{SubatomicParticle|Down quark}}{{SubatomicParticle|Strange antiquark}} / {{SubatomicParticle|Strange quark}}{{SubatomicParticle|Down antiquark}}

| Pseudoscalar

| 497.7

| +1

| 0

| 0

| [[List of mesons#Notes on neutral kaons|weak decay]]

|

| [[Strong force|Strong]] [[eigenstate]] - no definite lifetime

|-

| Kaone || <math>\mathrm{K_S^0}</math> || <math>\mathrm{K_S^0}</math> ||<math>\mathrm{\frac{d\bar{s} + s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math>|| 497,7 || +1 || 0 || 0 || {{M|0,89|e=-10}}

| K-Short

| {{SubatomicParticle|K-short}}

| {{SubatomicParticle|K-short}}

| <math>\mathrm{\frac{d\bar{s} + s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math>

| Pseudoscalar

| 497.7

| [[List of mesons#Notes on neutral kaons|(*)]]

| 0

| 0

| 0.89&times;10^-10

| {{SubatomicParticle|Pion+}} + {{SubatomicParticle|Pion-}} <br/>or 2{{SubatomicParticle|Pion0}}

| [[Weak force|Weak]] [[eigenstate]] - makeup is missing small [[CP violation|CP-violating]] term

|-

| Kaone || <math>\mathrm{K_L^0}</math> || <math>\mathrm{K_L^0}</math> ||<math>\mathrm{\frac{d\bar{s} - s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math>|| 497,7 || +1 || 0 || 0 || {{M|5,2|e=-8}}

| K-Long

| {{SubatomicParticle|K-long}}

| {{SubatomicParticle|K-long}}

| <math>\mathrm{\frac{d\bar{s} - s\bar{d}}{\sqrt{2}}}</math>

| Pseudoscalar

| 497.7

| [[List of mesons#Notes on neutral kaons|(*)]]

| 0

| 0

| 5.2&times;10^-8

| {{SubatomicParticle|Pion+}} + {{SubatomicParticle|Electron}} + {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}

| [[Weak force|Weak]] [[eigenstate]] - makeup is missing small [[CP violation|CP-violating]] term

|}

[[File:Kaon-Decay.svg|thumb|upright=1.4| Il decadimento di un kaone&nbsp;(K⁺) in tre [[pione|pioni]]&nbsp;(2 π⁺, 1 π⁻) è un processo che coinvolge sia le interazioni [[interazione debole|deboli]] che quelle [[interazione forte|forti]].<br /><br />Le ''interazioni deboli'' : l'[[antiquark strange]]&nbsp;(<span style="text-decoration: overline">s</span>) del kaone trasmuta in un [[antiquark up]]&nbsp;(<span style="text-decoration: overline">u</span>) tramite l'emissione di un [[bosoni W e Z|bosone W⁺]], il quale decade consequenzialmente in un [[antiquark down]]&nbsp;(<span style="text-decoration: overline">d</span>) e un [[quark up]]&nbsp;(u).<br /><br />Le ''interazioni forti'' : un quark up&nbsp;(u) emette un [[gluone]]&nbsp;(g) che decade in un quark down&nbsp;(d) e un antiquark down&nbsp;(<span style="text-decoration: overline">d</span>).]]

== Violazione di simmetrie ==

Alla fine degli [[anni 1940]], vennero scoperti due decadimenti per due mesoni strani carichi:

: {| border="0"

|{{Particella subatomica|Theta+}}

|→

|{{Particella subatomica|Pion+}} + {{Particella subatomica|Pion0}}

|- style="height: 2em;"

|{{Particella subatomica|Antitauon}}

|→

|{{Particella subatomica|Pion+}} + {{Particella subatomica|Pion+}} + {{Particella subatomica|Pion-}}

|}

La parità intrinseca del pione è -1 e la parità è una quantità moltiplicativa, quindi i due prodotti hanno parità diversa, perciò si pensava che i mesoni iniziali fossero due particelle distinte. Tuttavia nonostante le misurazioni sempre più precise, non si trovò alcuna differenza tra le masse e le vite medie, e ciò portava a pensare che fossero la stessa particella. Questo fatto prende il nome di '''puzzle τ–θ'''.

I fisici teorici [[Tsung-Dao Lee|Lee]] e [[Chen Ning Yang|Yang]] proposero nel [[1956]] che la parità non dovesse essere conservata in caso di decadimento da interazione debole (invece si conserva per interazione forte ed elettromagnetica). Nel 1956 [[Wu Jianxiong|Wu]] progettò l'[[Esperimento di Wu|esperimento che prende il suo nome]] e mostrò questa violazione della [[Simmetria CP|conservazione della parità]], nel decadimento beta del [[cobalto-60]]. Si dimostrò che le particelle τ e θ fossero effettivamente la stessa particella e nello specifico, il K⁺.

Anche con la violazione della parità si pensava che la combinazione di ''coniugazione di carica'' e parità, avrebbe lasciato il sistema invariante (invarianza CP). Un esperimento di Cronin e Fitch del [[1964]] mostrò che esisteva una piccola violazione dell'invarianza CP nel decadimento del kaone, e così il kaone ha giocato un ruolo centrale nella discussione di queste simmetrie a partire da allora.

== Note ==

<references />

==Bibliografia==

*{{Cita pubblicazione

|autore=C.Amsler|coautori=''et al''

|editore=[[Particle Data Group]]

|cognome2=Doser

|nome2=M

|cognome3=Antonelli

|nome3=M

|cognome4=Asner

|nome4=D

|cognome5=Babu

|nome5=K

|cognome6=Baer

|nome6=H

|cognome7=Band

|nome7=H

|cognome8=Barnett

|nome8=R

|cognome9=Bergren

|nome9=E

|titolo=Review of Particle Physics

|rivista= [[Physics Letters B]]

|volume=667 |numero=1 |pp=1-1340

|anno=2008

|doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018 }}

*{{Cita web

|autore=S. Eidelman ''et al''

|url=http://pdg.lbl.gov/2004/listings/mxxxcomb.html#mesonsstrange

|titolo=Review of Particle Physics 2004 – Strange Mesons

|anno=2004

|editore=[[Particle Data Group]]

}}

*{{Cita pubblicazione

|autore=S. Eidelman ''et al''. ([[Particle Data Group]])

|titolo=Review of Particle Physics*1

|rivista=[[Physics Letters B]]

|volume=592 |numero=1 |p=1|anno=2004

|doi=10.1016/j.physletb.2004.06.001

}}

*{{Cita libro|autore=J. J. J. Kokkedee|titolo=The Quark Model|anno=1969|url=https://archive.org/details/quarkmodel0000kokk}}

*{{Cita libro

|autore=M.S. Sozzi

|titolo=Discrete symmetries and CP violation

|editore=[[Oxford University Press]]

|anno=2008

|isbn=978-0-19-929666-8

}}

*{{Cita libro

|autore=I.I. Bigi, A.I. Sanda

|titolo=CP violation

|url=https://archive.org/details/cpviolation0000bigi

|editore=[[Cambridge University Press]]

|anno=2000

|isbn=0-521-44349-0

}}

*{{Cita libro

|autore=D.J. Griffiths

|titolo=Introduction to Elementary Particle

|url=https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4

|editore=[[John Wiley & Sons]]

|anno=1987

|isbn=0-471-60386-4

}}

== VediVoci anche:correlate ==

*[[Lista delle particelle]]

*[[BosoniBosone pseudoscalaripseudoscalare]]

*[[Bosone (fisica)]]

*[[Mesone]]

== Altri progetti ==

{{interprogetto}}

{{particelle}}

{{Controllo di autorità}}

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[[Categoria:Particelle subatomiche]]

[[csCategoria:KaonMesoni]]

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