Hiperjądra Hiperjądra – struktury jądrowe, w skład których, poza protonami i neutronami, wchodzą hiperony. Odkrycie – Marian Danysz, Jerzy Pniewski, 1953 Do chwili obecnej zaobserwowano kilkadziesiąt tysięcy rozpadów hiperjąder. Technika – głównie emulsje jądrowe

Mechanizm powstawania hiperjąder Jeżeli energia kinetyczna Λ jest mała, może on uformować z kilkoma nukleonami strukturę związaną. Tak powstałe hiperjądro może być wyemitowane z jądra tarczy.

Rozpady hiperjąder Dwa typy rozpadów: mezonowy niemezonowy Oddziaływanie słabe ze zmianą dziwności

Niemezonowy rozpad hiperjąder jest jedynym sposobem badania słabych oddziaływań zmieniających dziwność w układzie czterech fermionów

Mezonowy rozpad hiperjądra b – 4He (do tyłu) c – proton X – punkt rozpadu Mezonowy rozpad hiperjądra Niemezonowy rozpad hiperjądra f w punkcie B

Rozpady mezonowe – łatwiejsze do identyfikacji, Energia wydzielana ~ kilkudziesięciu MeV, wszystkie cząstki naładowane W rozpadach niemezonowych wydziela się kilkaset MeV. Często emitowany jest neutron, nie pozostawiajacy śladu w emulsji. Nie stwierdzono rozpadów leptonowych (z emisją μ± lub e±)

rośnie z masą hiperjądra Pęd nukleonu w rozpadzie niemezonowym jest mniejszy od pędu Fermiego – w cięzkich jądrach rozpad niemezonowy jest blokowany przez zakaz Pauliego (podstawowe stany są osadzone przez „normalne” nukleony) W rozpadach niemezonowych pędy nukleonów są rzędu 400 MeV – powyżej pędu Fermiego Ciężkie hiperjądra rozpadają się głównie niemezonowo

Energia wiazania hiperjąder Najważniejsze źródło wiedzy o siłach oddziaływania Λ-N mΛ – masa Λ mC – masa rdzenia izotopu mi – masa i-tej cząstki emitowanej w rozpadzie hiperjądra Ti – energia kinetyczna i-tej cząstki

Energie wiązania hiperjąder „Normalne” jądra – energia wiązania od 8.5 do 7.6 (ciężkie jądra, np. uran) MeV/nukleon

Energia wiązania hiperjądra rośnie z jego masą

Spiny hiperjąder 1/2 1 Znane tylko dla niektórych hipernuklidów. Wyznacza się je na podstawie badań względnej częstości kanałów rozpadu oraz znajomości charakterystyk rozpadu swobodnego hiperonu Λ, lub na podstawie rozkładów kątowych produktów rozpadu 1/2 1

Czasy życia hiperjąder Nie muszą być takie same, jak czas życia swobodnej cząstki Λ więcej kanałów rozpadu (np. niemezonowe) zakaz Pauliego Na ogół czasy życia hiperjąder są mniejsze od czasu życia Λ

Podwójne hiperjądra Danysz, Pniewski, 1963 Prowse et al., 1966

Λ-Λ Badanie podwójnych hiperjader umożliwia badanie oddziaływań Λ-Λ. Jest to jedyny sposób! Λ-Λ Układ - potencjał dodatni (przyciągający)

Potencjał układu ΛΛ

Zagadka Γn/Γp vs.

Najnowsze wyniki dotyczące Γn/Γp Eksperymenty E307 (KEK) i E369 (BNL)

Relatywistyczne hiperjądra Czasy życia i współczynniki rozgałęzień hiperjąder są znane dla niewielu z nich. Przyczyną są niewielkie pędy hiperjąder produkowanych w układzie tarczy Okonov, Podgoretskii Trudność tą można usunąć, badając hiperjądra w układzie wiązki

Czynnik Lorentza pracuje na naszą korzyść!

Wynik dla hiperjąder relatywistycznych

Całkowite przekroje czynne (w μb) na produkcję hiperjąder w procesie fragmentacji wiązki – model koalescencji

LBL, komora streamerowa 2.1 GeV/A.16O+CH2 22 przypadki ZIBJ, komora streamerowa 3.7 GeV/A, 4He+CH2 18 przypadków

Nowe eksperymenty FINUDA@DAΦNE (Frascati) DAΦNE – fabryka mezonów Φ, częstość ~4.4x102 s-1 Φ są produkowane praktycznie w spoczynku – rozpad daje 2.2x102 par (K+,K-) o energii ~16 MeV

Tarcze: 2x 6Li 1x 7Li 3x 12C 1x 27Al 1x 51V

Program fizyczny FINUDA dokładność lepsza od 10%

rzadkie rozpady dwuciałowe Hiperjądra z dużym nadmiarem neutronów (stabilne 8He, N/Z=3) Pierwsza obserwacja ekskluzywnego rozpadu NM koincydencja

Stany wzbudzone hiperjąder - spektroskopia Symulacje dla

Projekt HypHI (GSI) Eksperyment z wykorzystaniem wiązek cięzkich jonów ~2 GeV/A Możliwość wykorzystania wiązek rzadkich izotopów

Program fizyczny Czasy życia, przekroje czynne Cięższe jądra Hiperjądra z nadmiarem neutronów i protonów Asymetria w kanale protonowym i neutronowym rozpadu mezonowego

Eksperymenty te ruszają w najbliższych latach. Zatwierdzono też eksperyment na wiązkach relatywistycznych w ZIBJ w Dunej (chwilowo wstrzymany z powodów finansowych). Fizyka hiperjader przeżywa swój renesans!