Charmed baryon
ચાર્મ્ડ બેરિયોન એ સંયુક્ત કણોની એક શ્રેણી છે જેમાં ઓછામાં ઓછા એક ચાર્મ ક્વાર્કથી બનેલા તમામ બેરિયોનનો સમાવેશ થાય છે. 1970 ના દાયકામાં તેમના પ્રથમ નિરીક્ષણથી, મોટી સંખ્યામાં અલગ અલગ મોહક બેરિયોન રાજ્યોની ઓળખ કરવામાં આવી છે. અવલોકન કરાયેલ મોહક બેરિયોનમાં દળો અને વચ્ચે હોય છે. 2002માં, ફર્મીલેબ ખાતે સ્થિત સેલેક્સ સહયોગે ~ ના દળ સાથે બમણા આકર્ષક બેરિયોન () ના પુરાવા પ્રકાશિત કર્યા હતા, જેમાં બે ચાર્મ ક્વોર્ક છે, પરંતુ અન્ય પ્રયોગો દ્વારા હજુ સુધી તેની પુષ્ટિ થઈ નથી. એક ત્રિપલ આકર્ષક બેરિયોન () ની આગાહી કરવામાં આવી છે પરંતુ હજુ સુધી તેનું અવલોકન કરવામાં આવ્યું નથી. નામકરણ મોહક બેરિયોનનું નામકરણ ક્વાર્ક સામગ્રી અને આઇસોસ્પિન બંને પર આધારિત છે. નામકરણ કણ માહિતી જૂથ દ્વારા સ્થાપિત નિયમોને અનુસરે છે. એક ચાર્મ ક્વાર્ક અને બે અપ, એક અપ અને એક ડાઉન, અથવા બે ડાઉન ક્વાર્કથી બનેલા ચાર્મ્ડ બેરિયોન્સ ચાર્મ્ડ લેમ્બડાસ (, આઇસોસ્પિન 0), અથવા ચાર્મ્ડ સિગ્મા (, આઇસોસ્પિન 1) તરીકે ઓળખાય છે. એક ચાર્મ ક્વાર્કથી બનેલા આઇસોસ્પિનના ચાર્મ્ડ બેરિયોન, અને એક ઉપર અથવા નીચે ક્વાર્કને ચાર્મ્ડ ઝીસ () તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને બધામાં આઇસોસ્પિન હોય છે. એક ચાર્મ ક્વાર્ક અને કોઈ ઉપર કે નીચે ક્વાર્કથી બનેલા ચાર્મ્ડ બેરિયોનને ચાર્મ્ડ ઓમેગાસ () કહેવામાં આવે છે અને બધામાં આઇસોસ્પિન 0 હોય છે. બે ચાર્મ ક્વાર્ક અને એક ઉપર અથવા નીચે ક્વાર્કથી બનેલા ચાર્મ્ડ બેરિયોનને ડબલ ચાર્મ્ડ ઝીસ () કહેવામાં આવે છે અને બધામાં આઇસોસ્પિન હોય છે. બે ચાર્મ ક્વોર્ક અને નો અપ કે ડાઉન ક્વોર્કથી બનેલા ચાર્મ્ડ બેરિયોનને ડબલ ચાર્મ્ડ () કહેવામાં આવે છે અને બધામાં આઇસોસ્પિન 0 હોય છે. ત્રણ ચાર્મ ક્વાર્કથી બનેલા ચાર્મ્ડ બેરિયોનને ટ્રિપલ ચાર્મ્ડ ઓમેગાસ () કહેવામાં આવે છે, અને બધામાં આઇસોસ્પિન 0 હોય છે. ચાર્જ સુપરસ્ક્રિપ્ટ સાથે દર્શાવવામાં આવે છે. હેવી ક્વાર્ક (બોટમ, ચાર્મ અથવા ટોપ ક્વાર્ક) સામગ્રી સબસ્ક્રિપ્ટ દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, a એ એક તળિયે, એક મોહક ક્વાર્કથી બનેલો છે, અને તે આકર્ષણ (+ e) અને તળિયે ક્વાર્ક (−e) ના ચાર્જ પરથી અનુમાન કરી શકાય છે કે અન્ય ક્વાર્ક અપ ક્વાર્ક (+ e) હોવો જોઈએ. કેટલીકવાર ફૂદડી અથવા અવિભાજ્ય ચિહ્નોનો ઉપયોગ પ્રતિધ્વનિ સૂચવવા માટે થાય છે. ગુણધર્મો આકર્ષક બેરિયોનના મહત્વપૂર્ણ પરિમાણો, જેનો અભ્યાસ કરવો જોઈએ, તેમાં ચાર ગુણધર્મો છે. તેઓ સૌપ્રથમ દળ છે, બીજું માપવા યોગ્ય જીવનકાળ ધરાવતા લોકો માટે જીવનકાળ, ત્રીજું આંતરિક પહોળાઈ (જે કણો માપવા માટે ખૂબ ટૂંકા જીવનકાળ ધરાવે છે તેઓ માપવા યોગ્ય "પહોળાઈ" ધરાવે છે અથવા હાઈસેનબર્ગના અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતને કારણે દળમાં ફેલાય છે), અને છેલ્લે તેમના ક્ષયના પ્રકારો. આના માપનનું સંકલન કણ માહિતી જૂથના પ્રકાશનોમાં મળી શકે છે. ઉત્પાદન અને શોધ ચાર્મ્ડ બેરિયોન ઉચ્ચ-ઊર્જા કણ અથડામણમાં રચાય છે, જેમ કે કણ પ્રવેગકો દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. તેમને શોધવાની સામાન્ય પદ્ધતિ એ છે કે તેમના ક્ષય ઉત્પાદનોને શોધી કાઢવા, તેઓ કયા કણો છે તે ઓળખવા અને તેમના મોમેન્ટાને માપવા. જો બધા ક્ષય ઉત્પાદનો મળી આવે અને યોગ્ય રીતે માપવામાં આવે, તો પછી મૂળ કણના દળની ગણતરી કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોટોન, કેઓન અને પિયોનમાં તેનો અનુકૂળ ક્ષય થાય છે. આ (તેના બદલે સ્થિર) કણોની મોમેન્ટા ડિટેક્ટર દ્વારા માપવામાં આવે છે અને યોગ્ય સાપેક્ષ સમીકરણોનો ઉપયોગ કરીને ચાર-મોમેન્ટમના સામાન્ય નિયમોનો ઉપયોગ કરીને, આ મૂળ કણોના દળનું માપ આપે છે. કણોની અથડામણમાં, પ્રોટોન, કેઓન અને પિયોન બધા સામાન્ય રીતે ઉત્પન્ન થાય છે, અને આ સંયોજનોનો માત્ર એક અપૂર્ણાંક મોહક બેરિયોનમાંથી આવ્યો હશે. આમ, આવા ઘણા સંયોજનોને માપવા મહત્વપૂર્ણ છે. ગણતરી કરેલ પેરેન્ટ માસના પ્લોટમાં પછી માસ પર ટોચ હશે, પરંતુ આ એક સરળ "ફેઝ સ્પેસ" બેકગ્રાઉન્ડ ઉપરાંત છે. શિખરની પહોળાઈ ડિટેક્ટરના રિઝોલ્યુશન દ્વારા સંચાલિત કરવામાં આવશે, જો કે મોહક બેરિયોન વ્યાજબી રીતે સ્થિર હોય (જેમ કે જેનું જીવનકાળ આસપાસ હોય છે). અન્ય, મોહક બેરિયોનની ઉચ્ચ સ્થિતિઓ, જે મજબૂત ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ક્ષીણ થાય છે, તેમાં સામાન્ય રીતે મોટી આંતરિક પહોળાઈ હોય છે. આ પૃષ્ઠભૂમિ સંયોજનો સામે શિખરને ઓછા નિશ્ચિતપણે ઊભું કરે છે. આ પદ્ધતિ દ્વારા કણોના પ્રથમ અવલોકનો કુખ્યાત રીતે મુશ્કેલ છે-આંકડાકીય વધઘટ અથવા ખોટા "શિખરો" ઉત્પન્ન કરતી અસરોનું અતિશય ઉત્સાહી અર્થઘટન એટલે કે કેટલાક પ્રકાશિત પરિણામો પાછળથી ખોટા હોવાનું જાણવા મળ્યું હતું. જો કે, વર્ષોથી વધુ પ્રયોગો દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવેલી વધુ માહિતી સાથે, મોહક બેરિયોન સ્થિતિઓની સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી હવે પરિપક્વ સ્તરે પહોંચી ગઈ છે. ચાર્મ્ડ લેમ્બડા + ઇતિહાસ શોધાયેલ પ્રથમ મોહક બેરિયોન હતો. તે સંપૂર્ણપણે સ્પષ્ટ નથી કે કણનું પ્રથમ અવલોકન ક્યારે કરવામાં આવ્યું હતું; એવા ઘણા પ્રયોગો હતા જેમણે 1975ની શરૂઆતમાં સ્થિતિ માટે પુરાવા પ્રકાશિત કર્યા હતા, પરંતુ નોંધાયેલા દળો હવે જાણીતા મૂલ્ય કરતાં વારંવાર ઓછા હતા. ત્યારથી, ઘણા પ્રયોગોમાં ઉત્પાદન અને અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, ખાસ કરીને નિશ્ચિત-લક્ષ્ય પ્રયોગો (જેમ કે ફોકસ અને સેલેક્સ) અને બી-ફેક્ટરીઓ (એઆરજીયુએસ, સીએલઇઓ, બાબર અને બેલ). દ્રવ્યમાન નિશ્ચિત દ્રવ્યમાન માપ બાબર પ્રયોગ દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે, જેણે નાના અનિશ્ચિતતા સાથે દ્રવ્યમાનની જાણ કરી હતી. આ સંદર્ભમાં કહીએ તો, તે પ્રોટોન કરતાં બમણાથી વધુ ભારે છે. વધારાનું દળ સરળતાથી ચાર્મ ક્વાર્કના મોટા ઘટક દળ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે પોતે પ્રોટોન કરતાં વધારે છે. તેનું જીવનકાળ લગભગ બરાબર 0.2 પિકોસેકન્ડ્સ માપવામાં આવે છે. ઉપલબ્ધ મોટા તબક્કાની જગ્યાને ધ્યાનમાં રાખીને, નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ક્ષીણ થતા કણો માટે આ એક લાક્ષણિક જીવનકાળ છે. આજીવન માપનમાં સંખ્યાબંધ પ્રયોગો, ખાસ કરીને ફોકસ, સેલેક્સ અને સી. એલ. ઇ. ઓ. નું યોગદાન છે. નબળા ક્ષયના નિયમો અનુસાર ક્ષય વિવિધ અંતિમ સ્થિતિઓમાં પરિણમે છે. પ્રોટોન, કેઓન અને પિયોન (તેમાંના દરેક ચાર્જ) માં સડો પ્રયોગ કરનારાઓ માટે પ્રિય છે કારણ કે તે શોધવાનું ખાસ કરીને સરળ છે. તે તમામ ક્ષયમાં આશરે 5 ટકા હિસ્સો ધરાવે છે; લગભગ 30 અલગ-અલગ ક્ષય સ્થિતિઓ માપવામાં આવી છે. આ શાખાઓના ગુણોત્તરનો અભ્યાસ સિદ્ધાંતવાદીઓને ક્ષયમાં ફાળો આપતા વિવિધ મૂળભૂત આકૃતિઓને અલગ કરવા માટે સક્ષમ બનાવે છે અને તે નબળા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ભૌતિકશાસ્ત્ર પર એક વિંડો છે. ભ્રમણકક્ષાની ઉત્તેજના ક્વાર્ક મોડેલ, ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સ સાથે મળીને આગાહી કરે છે કે કણોની ભ્રમણકક્ષાની ઉત્તેજના હોવી જોઈએ. આ સ્થિતિઓમાં સૌથી નીચો ભાગ એ છે કે જ્યાં બે પ્રકાશ ક્વોર્ક (ઉપર અને નીચે) સ્પિન-0 સ્થિતિમાં જોડાય છે, ભ્રમણકક્ષાના કોણીય વેગનો એક એકમ ઉમેરાય છે, અને આ કણોની જોડી બનાવવા માટે ચાર્મ ક્વાર્કના આંતરિક સ્પિન સાથે જોડાય છે. આમાંથી ઉચ્ચ (2625) ની શોધ 1993માં એઆરજીયુએસ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. શરૂઆતમાં તે સ્પષ્ટ નહોતું કે કયા રાજ્યની શોધ થઈ હતી, પરંતુ ત્યારબાદ સી. એલ. ઇ. ઓ. દ્વારા નીચલા રાજ્ય (2593) ની શોધે પરિસ્થિતિને સ્પષ્ટ કરી હતી. ક્ષય સ્થિતિઓ, દળો, માપેલી પહોળાઈ અને એક ચાર્જ અને એક તટસ્થ પિયોનને બદલે બે ચાર્જ પિયોન દ્વારા ક્ષય, આ તમામ સ્થિતિઓની ઓળખની પુષ્ટિ કરે છે. ચાર્મ્ડ સિગ્મા ક્વાર્ક સામગ્રી ઉપર નોંધ્યા મુજબ, કણો જેવા ચાર્મ્ડ સિગ્મા કણોમાં ચાર્મ ક્વાર્ક અને બે લાઇટ અપ, ડાઉન, વિચિત્ર) ક્વાર્કનો સમાવેશ થાય છે. જોકે, કણોમાં આઇસોસ્પિન 1 હોય છે. આ એમ કહેવા સમાન છે કે તેઓ ત્રણ ચાર્જ અવસ્થામાં અસ્તિત્વ ધરાવી શકે છે, ડબલ ચાર્જ, સિંગલ ચાર્જ અને ન્યુટ્રલ. આ પરિસ્થિતિ વિચિત્ર બેરિયોન નામકરણ સાથે સીધી સામ્યતા ધરાવે છે. જમીનની સ્થિતિ (એટલે કે, કોઈ ભ્રમણકક્ષાના કોણીય વેગ વિના) બેરિયોનને પણ આ રીતે ચિત્રિત કરી શકાય છે. દરેક ક્વાર્ક એક સ્પિન 1/2 કણ છે. સ્પિન ઉપર અથવા નીચે નિર્દેશિત કરી શકાય છે. જમીનની સ્થિતિમાં, બે હળવા ક્વોર્ક શૂન્ય સ્પિન ડાઇક્વાર્ક આપવા માટે ઉપર-નીચે નિર્દેશ કરે છે. આ પછી સ્પીન 1/2 કણ આપવા માટે ચાર્મ ક્વાર્ક સાથે જોડાય છે. તેમાં, બે હળવા ક્વોર્ક ભેગા થઈને સ્પિન 1 ડાઇક્વાર્ક આપે છે, જે પછી ચાર્મ ક્વાર્ક સાથે જોડાઈને સ્પિન 1/2 કણ અથવા સ્પિન 3/2 કણ (સામાન્ય રીતે a તરીકે ઓળખાય છે) આપે છે. તે ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમો છે જે a માટે માત્ર ત્રણ અલગ અલગ ક્વોર્ક (એટલે કે કુડ ક્વોર્ક) સાથે અસ્તિત્વ શક્ય બનાવે છે, જ્યારે તે ક્યુયુ, કુડ અથવા સીડીડી (આમ ત્રણ અલગ અલગ ચાર્જ) તરીકે અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે. બધા કણો મજબૂત બળ દ્વારા ક્ષીણ થાય છે. સામાન્ય રીતે આનો અર્થ થાય છે પિયોનનું ઉત્સર્જન કારણ કે તે તુલનાત્મક રીતે સ્થિર થઈ જાય છે. આમ તેમના દળને સામાન્ય રીતે સીધા માપવામાં આવતા નથી, પરંતુ તેમના દળ તફાવતોની દ્રષ્ટિએ, m () − m () માપવામાં આવે છે. આ પ્રાયોગિક રીતે ચોક્કસપણે માપવા માટે સરળ છે, અને સૈદ્ધાંતિક રીતે આગાહી કરવા માટે સરળ છે, દળના નિરપેક્ષ મૂલ્ય કરતાં. (2455) ઇતિહાસ અને દળ સૌથી ઓછા દળને કણ માહિતી જૂથ દ્વારા "2455" નામ આપવામાં આવ્યું હતું, તેમની પરંપરાનો ઉપયોગ કરીને કે મજબૂત રીતે ક્ષીણ થતા કણો તેમના દળના રફ મૂલ્ય દ્વારા ઓળખાય છે. આકર્ષક બેરિયોન અભ્યાસના શરૂઆતના દિવસોથી તેની શોધ કરવામાં આવતી હતી. પરપોટા ચેમ્બરમાં વ્યક્તિગત ઘટનાઓને પ્રયોગો દ્વારા કણોના પુરાવા તરીકે ઘણી વખત દર્શાવવામાં આવી હતી, પરંતુ તે અસ્પષ્ટ છે કે આ પ્રકારની એક ઘટનાનો પડઘો પડવાના પુરાવા તરીકે કેવી રીતે ઉપયોગ કરી શકાય છે. 1979 ની શરૂઆતમાં, કોલંબિયા-બ્રૂકહેવન સહયોગથી બમણું ચાર્જ રાજ્ય હોવાના વાજબી પુરાવા મળ્યા હતા. 1987-89 માં, ઘણા મોટા આંકડાઓ સાથે પ્રયોગોની શ્રેણી (ફર્મીલેબ, એ. આર. જી. યુ. એસ. અને સી. એલ. ઇ. ઓ. ખાતે ઇ-400), બમણું ચાર્જ અને તટસ્થ સ્થિતિ બંને માટે સ્પષ્ટ પુરાવા મળ્યા (જોકે ઇ-400 તટસ્થ સ્થિતિ ખોટા સંકેત હોવાનું બહાર આવ્યું). તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે દળ તફાવત m () − m () આસપાસ છે. એકલ-ચાર્જ સ્થિતિને શોધવી મુશ્કેલ હતી, એટલા માટે નહીં કે તેનું ઉત્પાદન કરવું મુશ્કેલ છે, પરંતુ માત્ર એટલા માટે કે મોટાભાગના કણ ડિટેક્ટર્સ દ્વારા શોધવામાં આવે ત્યારે તટસ્થ પિયોન દ્વારા તેના ક્ષયમાં વધુ પૃષ્ઠભૂમિ અને હલકી રીઝોલ્યુશન હોય છે. તે 1993 સુધી સી. એલ. ઇ. ઓ. દ્વારા મળી આવ્યું ન હતું (એક પણ ઘટનાના અહેવાલ સિવાય). તેની આંતરિક પહોળાઈ સૌથી મજબૂત ક્ષયના ધોરણ દ્વારા નાની છે, પરંતુ હવે ઓછામાં ઓછી તટસ્થ અને બમણી ચાર્જવાળી સ્થિતિઓ માટે, સી. એલ. ઇ. ઓ. અને એફ. ઓ. સી. યુ. એસ. ડિટેક્ટર્સ દ્વારા માપવામાં આવી છે. દળમાં આગામી સ્થિતિ સ્પિન સ્થિતિ છે, જે સામાન્ય રીતે અથવા (2520) તરીકે ઓળખાય છે. આ સ્પષ્ટ રીતે તેમના ક્ષયની વધારાની તબક્કાની જગ્યાને કારણે "વિશાળ" બનશે, જે (2455) ની જેમ એક પાયોન વત્તા જમીનની સ્થિતિ છે. ફરીથી, મોટી સંખ્યામાં પેદા થતી જોડીથી ઉપરના સંકેતનો દાવો કરવા માટે મોટા આંકડા જરૂરી છે. ફરીથી, તટસ્થ અને બમણી ચાર્જ સ્થિતિઓ પ્રાયોગિક રીતે શોધવાનું સરળ છે, અને આ 1997 માં સી. એલ. ઇ. ઓ. સહયોગ દ્વારા શોધવામાં આવી હતી. એકલા ચાર્જ થયેલા રાજ્યએ વધુ માહિતી એકત્રિત કરી ત્યાં સુધી 2001 સુધી રાહ જોવી પડી હતી. ઇતિહાસ અને દળ પ્રમાણભૂત ક્વાર્ક મોડેલમાં, સી. એસ. યુ. ક્વાર્ક સંયોજનનો સમાવેશ થાય છે અને તેમાં સી. એસ. ડી. ક્વાર્ક સંયોજનનો સમાવેશ થાય છે. બંને કણો નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ક્ષીણ થાય છે. તેનું પ્રથમ નિરીક્ષણ 1983માં સીઇઆરએન ખાતે કાર્યરત ડબલ્યુએ62 સહયોગ દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. તેમને સડો સ્થિતિમાં એક નોંધપાત્ર શિખર મળ્યું. દળ માટેનું વર્તમાન મૂલ્ય સરેરાશ 6 પ્રયોગોમાંથી લેવામાં આવ્યું છે, અને છે. તેની શોધ 1989માં સી. એલ. ઇ. ઓ. દ્વારા કરવામાં આવી હતી, જેમણે સડો સ્થિતિમાં એક ટોચનું વજન માપ્યું હતું. સ્વીકૃત મૂલ્ય છે. ચાર નબળા સડી રહેલા, એકલા મોહક બેરિયોનમાંથી, (સી. એસ. એસ. ક્વાર્ક સંયોજન), શોધાયેલ છેલ્લું અને સૌથી ઓછું માપવામાં આવેલું હતું. તેનો ઈતિહાસ અસ્પષ્ટ છે. કેટલાક લેખકો દાવો કરે છે કે 1985માં CERN ખાતે જોવા મળેલો ત્રણ ઘટનાઓનો સમૂહ એક સંકેત હતો, પરંતુ હવે તેના ખોટા જથ્થાના આધારે તેને બાકાત રાખી શકાય છે. એઆરજીયુએસ પ્રયોગે 1993માં સંભવિત સંકેત તરીકે એક નાનું શિખર પ્રકાશિત કર્યું હતું, પરંતુ હવે તેને ક્રોસ-સેક્શનના આધાર પર બાકાત રાખી શકાય છે, કારણ કે ઘણા પ્રયોગો એઆરજીયુએસ જેવા જ વાતાવરણમાં ઘણા વધુ અથડામણો સાથે કાર્યરત છે. ફર્મીલેબ ખાતે ઇ-687 પ્રયોગે બે કાગળો પ્રકાશિત કર્યા હતા, એક 1993માં અને બીજો 1994માં. પહેલાનાએ સડો સ્થિતિમાં સીમાંત મહત્વનું એક નાનું શિખર અને સડો સ્થિતિમાં એક મોટું, દેખીતી રીતે મજબૂત સંકેત દર્શાવ્યું હતું. આ પછીનું નિરીક્ષણ કણ માહિતી જૂથ દ્વારા માન્ય માનવામાં આવે છે, પરંતુ વધુને વધુ વિચિત્ર લાગે છે કારણ કે આ ક્ષય સ્થિતિ અન્ય પ્રયોગો દ્વારા જોવામાં આવી નથી. સી. એલ. ઇ. ઓ. પ્રયોગ પછી વિવિધ ક્ષય સ્થિતિઓના સરવાળામાં 40 ઘટનાઓની ટોચ દર્શાવે છે. ત્યારથી, બે પ્રયોગો, બાબર અને બેલે, એ ઘણી બધી માહિતી લીધી છે, અને CLEO મૂલ્ય સાથે ખૂબ સમાન સમૂહ પર ખૂબ જ મજબૂત સંકેતો દર્શાવ્યા છે. જો કે, અનિશ્ચિતતા સાથે સમૂહને ટાંકવામાં સક્ષમ થવા માટે ન તો જરૂરી અભ્યાસો કર્યા છે. તેથી, તેમાં કોઈ શંકા નથી કે કણની શોધ થઈ છે, તેમ છતાં તેના દળનું કોઈ ચોક્કસ માપ નથી. બેરિયોન પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર