Hyperjádro
Hyperjádro je atomové jádro, které obsahuje kromě nukleonů nejméně jeden hyperon, a má tedy nenulovou podivnost. Objevili jej Marian Danysz a Jerzy Pniewski roku 1952. Nejsnadněji se studují hyperjádra obsahující Λ0, která žijí dostatečně dlouho, takže mají ostré energetické hladiny.
Hyperjádro se označuje spodním levým indexem se značkami hyperonu (Λ, Σ0, Ξ− apod.), například 8
Λ Be, přičemž horní levý index je hmotnostní číslo (udávající počet nukleonů a hyperonů dohromady).
Byla též připravena hyperjádra, obsahující hyperon Σ0,[pozn. 1] i hyperjádra s vícenásobnou podivností (např. 6
ΛΛ He nebo 10
ΛΛ Be,[2] 13
ΛΛ B[3] nebo 15
Ξ‾ N[4]). V současné době je známo více než 30 hyperjader. V r. 2010 bylo připraveno první antihyperjádro ( 3
Λ H),[5] nejtěžšími antihyperjádry jsou k r. 2024 jádro antihypervodíku-4 ( 4
Λ H) tvořené 1 antiprotonem, 2 antineutrony a 1 antihyperonem lambda[6] a jádro antihyperhelia-4 ( 4
Λ He) tvořené 2 antiprotony, 1 antineutronem a 1 antihyperonem lambda.[7]
Hyperjádra, konkrétně např. hypertriton 3
Λ H a jeho rozpadové vlastnosti, mohou pomoci vysvětlit strukturu neutronových hvězd a jejich vlastnosti, např. hmotnosti přesahující očekávaný rozsah.[8]
Vznik
[editovat | editovat zdroj]Hyperjádro může vzniknout změnou podivnosti jádra například při prostém zachycení hyperonu nebo při zachycení hyperonu či podivného mezonu a jeho interakci s jaderným nukleonem, případně rozpadem jiného hyperjádra.
Příklady zachycení kaonu:
- K− + 4He → 4
Λ He + π− - K− + 9Be → 9
Σ° Be + π−
Příklad vzniku z jiného hyperjádra:
Rozpad
[editovat | editovat zdroj]Hyperjádra jsou nestabilní. Pro většinu připravených hyperjader obsahujících jeden hyperon Λ leží jejich střední doba života v intervalu mezi 10−11 s a 10−10 s. Rozpadají se slabou interakcí buďto mezonovým nebo bezmezonovým rozpadem.
Mezonový rozpad probíhá rozpadem hyperonu v jádře za vzniku π− (Λ ⇒ p+π−) nebo π0 (Λ ⇒ n+π0), který vyletuje z jádra. Uvolněná energie se pohybuje kolem 40 MeV.[9] U lehčích jader může dojít i k současnému uvolnění nukleonu nebo rozštěpení jádra (přičemž zbylé jádro má velkou vazebnou energii na nukleon).
Příklad mezonového rozpadu:
- 3
Λ H → 3He + π− - 8
Λ Be → 2 4He + p + π−
Při bezmezonovém rozpadu dochází k interakci hyperonu s protonem (Λ+p ⇒ p+n) nebo neutronem (Λ+n ⇒ n+n). Bezmezonový rozpad se pozoruje zpravidla u těžkých jader. Energie uvolněná při bezmezonovém rozpadu je oproti mezonovým rozpadům zhruba o 140 MeV vyšší (tento rozdíl dobře odpovídá klidové energii pionu).[9]
Poznámky
[editovat | editovat zdroj]- ↑ V r. 1980 na protonovém synchrotronu v CERNu se podařilo připravit hyperjádra 9
Σ° Be záchytem kaonů K− v jádrech 9Be.[1] Objev byl velkým překvapením, protože se do té doby na základě zjednodušených modelů jádra předpokládalo, že jiná než Λ-hyperjádra nemohou existovat, neboť jiné hyperony by se v jádře ihned silnou interakcí s nukleony rozpadly na Λ.
Reference
[editovat | editovat zdroj]- ↑ Bertini R. et al., Phys. Lett., 1980, svazek 90B, číslo 4, s. 375
- ↑ Recent Results and Directions in Hypernuclear and Kaon Physics
- ↑ RIKEN; EGAN, Robert. AI uncovers double-strangeness: A new double-Lambda hypernucleus. Phys.Org [online]. 2025-12-22 [cit. 2026-01-09]. Dostupné online. (anglicky)
- 1 2 SCHIRBER, Michael. Doubly Strange Nucleus Observed. S. 15. Physics [online]. American Physical Society, 2021-02-11 [cit. 2021-02-18]. Roč. 14, s. 15. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ From two-trillion-degree heat, researchers create new matter -- and new questions
- ↑ MIHULKA, Stanislav. V Brookhavenu vystopovali rekordně těžká jádra antihmoty. OSEL.cz [online]. 2024-08-22 [cit. 2024-08-23]. Dostupné online. ISSN 1214-6307.
- ↑ HOUSER, Pavel. V CERNu poprvé detekovali antičástici hyperhelia-4. SCIENCEmag.cz [online]. Nitemedia s.r.o., 2024-12-10 [cit. 2024-12-10]. Dostupné online.
- ↑ STEPHENS, Marric. How Tightly Bound Are Hypertritons?. Physics [online]. American Physical Society, 2023-09-05 [cit. 2023-09-13]. Roč. 16: s129. Dostupné online. (anglicky)
- 1 2 MUCHIN, Konstantin Nikiforovič. Eksperimentalnaja jadernaja fizika. Svazek 2.. Moskva: Energoatomizdat, 1983. Kapitola 38, s. 279–287. (rusky)
