Kaoni

Kaoni eli K-mesoni on mesoneihin kuuluva hiukkanen, jolla on kvanttiluku outous. Kaoneita on neljänlaisia: sähköisesti positiivinen (K⁺), negatiivinen (K^-) ja kaksi neutraalia (K⁰_S, K⁰_L), kullakin on erilainen kvarkkisisältö.

Kaoni
Rakenne	$\scriptstyle K^{+}:u{\overline {s}}$ $\scriptstyle K^{-}:s{\overline {u}}$ $\scriptstyle K_{S}^{0}:{\frac {d{\overline {s}}+s{\overline {d}}}{\sqrt {2}}}$ $\scriptstyle K_{L}^{0}:{\frac {d{\overline {s}}-s{\overline {d}}}{\sqrt {2}}}$
Perhe	Bosonit
Ryhmä	Mesonit
Vuorovaikutus	Vahva vuorovaikutus ja heikko vuorovaikutus
Antihiukkanen	antikaoni
Massa	K±: 493,577 ± 0,013 MeV K0: 497,614 ± 0,022 MeV
Sähkövaraus	K±: ±e K0: 0
Spin	0
Infobox OK

Kaonilla K⁰_S on kertaluokkia pienempi elinaika kuin muilla kaoneilla.

Siroamismoodit

Varatut kaonit

Kaonin K⁺ hajotessa muiksi hiukkasiksi yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K^{+}\rightarrow \mu ^{+}+\nu _{\mu }$

$K^{+}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{0}$,

missä hiukkanen $\scriptstyle \mu$ on myoni, $\scriptstyle \nu _{\mu }$ myonin neutriino ja $\scriptstyle \pi ^{0}$ sekä $\scriptstyle \pi ^{+}$ pioneita.

Vastaavasti negatiivisesti varatulle kaonille K^- yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K^{-}\rightarrow \mu ^{-}+\nu _{\mu }$

$K^{-}\rightarrow \pi ^{-}+\pi ^{0}$.

Neutraalit kaonit

Vähemmän aikaa säilyvälle neutraalille kaonille K⁰_S yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K_{S}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}$

$K_{S}^{0}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{-}$.

Jälkimmäinen siroaminen, jossa kaoni muuttuu positiiviseksi ja negatiiviseksi pioniksi, oli reaktio, jonka George Rochester ja C. C. Butler havaitsivat tehdessään ensimmäisen löydön kaonista K⁰_S sumukammiossaan. Vaikka kaoni ei itsessään jätä kammioon jälkiä, siroavista pioneista tulee silminnähtävä V-kuvio.

Sen sijaan pidempään elävälle neutraalille kaonille K⁰_L yleisiä hajoamismoodeja ovat

$K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}+\pi ^{0}$

$K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{-}+\pi ^{0}$.

Pitempään elävä $K_{L}^{0}$ ei hajoa vahvan vaan heikon vuorovaikutuksen mukaan, jolloin kokonaisoutous muuttuu.

CP-rikko

Vuonna 1964 tehdyssä kokeessa James Cronin ja Val Fitch havaitsivat, että noin 0,2% $K_{L}^{0}$ -hiukkasista hajoaakin kolmen pionin sijasta kahdeksi pioniksi:

$K_{L}^{0}\rightarrow \pi ^{0}+\pi ^{0}$

Tämä edellyttää sekä pariteetin että varauskonjugaation rikkoutumista hajoamisreaktiossa eli CP-symmetriarikkoa. Ilmiö on ainoa kokeellisesti tunnettu CP-symmetrian rikkoutuminen ja havainnosta myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto vuonna 1980.

Lähteet

Hiukkaset fysiikassa