Extrañeza (física)

En física de partículas, la extrañeza o extrañez (" S ") es una propiedad de las partículas, expresada como un número cuántico, para describir la descomposición de las partículas en interacciones fuertes y electromagnéticas que ocurren en un corto período de tiempo. La extrañeza de una partícula se define como:

donde n_srepresenta el número de quarks extraños (s) y n_srepresenta el número de antiquarks extraños (s). La evaluación de la producción de extrañeza se ha convertido en una herramienta importante en la búsqueda, descubrimiento, observación e interpretación del plasma de quarks-gluones (QGP). La extrañeza es un estado excitado de la materia y su descomposición se rige por la mezcla de CKM.

Los términos extraño y extrañeza son anteriores al descubrimiento del quark y se adoptaron después de su descubrimiento para preservar la continuidad de la frase: extrañeza de partículas como −1 y antipartículas como +1, según la definición original. Para todos los números cuánticos de sabor de quarks (extrañeza, encanto, superior e inferior) la convención es que la carga de sabor y la carga eléctrica de un quark tienen el mismo signo. Con esto, cualquier sabor que lleve un mesón cargado tiene el mismo signo que su carga.

Conservación

La extrañeza fue introducida por Murray Gell-Mann, Abraham Pais, Tadao Nakano y Kazuhiko Nishijima para explicar el hecho de que ciertas partículas, como los kaones o los hiperones.ΣyΛ, se crearon fácilmente en colisiones de partículas, pero se desintegraron mucho más lentamente de lo esperado por sus grandes masas y grandes secciones transversales de producción. Al notar que las colisiones siempre parecían producir pares de estas partículas, se postuló que una nueva cantidad conservada, denominada "extrañeza", se conservó durante su creación, pero no se conservó en su descomposición.

En nuestra comprensión moderna, la extrañeza se conserva durante las interacciones fuertes y electromagnéticas, pero no durante las interacciones débiles. En consecuencia, las partículas más ligeras que contienen un quark extraño no pueden decaer por la interacción fuerte y, en cambio, deben decaer por la interacción débil mucho más lenta. En la mayoría de los casos, estos decaimientos cambian el valor de la extrañeza en una unidad. Sin embargo, esto no se cumple necesariamente en las reacciones débiles de segundo orden, donde hay mezclas dekykmesones Con todo, la cantidad de extrañeza puede cambiar en una reacción de interacción débil en +1, 0 o −1 (dependiendo de la reacción).

Por ejemplo, la interacción de un mesón K con un protón se representa como:

Aquí se conserva la extrañeza y la interacción procede a través de la fuerza nuclear fuerte.

Sin embargo, en reacciones como la desintegración del kaon positivo:

Dado que ambos piones tienen una extrañeza de 0, esto viola la conservación de la extrañeza, lo que significa que la reacción debe pasar por la fuerza débil.