Particella lambda ($ \Lambda $)
La particella $\Lambda $ è un barione, ossia una particella composta da tre quark. E' molto più pesante del protone e del neutrone.
La più nota particella lambda è la $\Lambda^0$ (uds) identificata nel 1950.
La sua composizione è $uds$ (un quark up, un quark down e un quark strange).
- Quark up (u): carica +2/3
- Quark down (d): carica -1/3
- Quark strange (s): carica -1/3
La particella $\Lambda^0$ appartiene alla famiglia degli iperoni strano (barioni con stranezza) perché contiene un quark strange $s$.
Sommando le cariche il risultato è zero.
$$ (+\tfrac{2}{3}) + (-\tfrac{1}{3}) + (-\tfrac{1}{3}) = 0 $$
Quindi la particella è elettricamente neutra come il neutrone, ma è molto più pesante perché al posto di un quark leggero ha un quark strange.
Essendo un barione, appartiene alla famiglia dei fermioni e ha lo spin semiintero $1/2$.
| Caratteristica | Valore |
|---|---|
| Composizione | \( uds \) |
| Tipo | Barione (iperone) |
| Carica elettrica | 0 |
| Spin | \( \frac{1}{2} \) |
| Massa | \( \sim 1116 \, \text{MeV}/c^2 \) |
| Decadimento | \( \Lambda^0 \to p + \pi^- \) |
| Tempo di vita | \( \sim 2.6 \times 10^{-10} \, \text{s} \) |
| Interazione | Debole |
Il decadimento di $ \Lambda^0 $
La particella $\Lambda^0 $ è instabile. Non può decadere tramite l’interazione forte (come avviene per molte altre particelle adroniche), ma decade tramite interazione debole , con un tempo di vita molto più lungo:
$$ \tau_{\Lambda^0} \approx 2{,}6 \times 10^{-10} \text{ s} $$
Il decadimento principale della particella $\Lambda^0$ avviene tramite l’interazione debole, si trasforma in un protone ($p$) e un pione negativo ($\pi^-$)
$$ \Lambda^0 \;\to\; p + \pi^- $$
Il decadimento avviene per trasformazione del quark strange ($ s $) in un quark up ( $u$).
$$ s \to u + W^- \quad (\text{interazione debole}) $$
Seguito dal decadimento del bosone $W^-$ che produce una coppia di quark leggeri, un down ($d$) e un anti-up ($\bar{u}$), che si combinano tra loro per formare il pione negativo ($\pi^-$) osservato nel decadimento:
$$ W^- \to d + \bar{u} $$
Questo meccanismo è tipico delle trasmutazioni di sapore, che non sono permesse dalle interazioni forti né elettromagnetiche.
Un secondo canale di decadimento, meno probabile, è quello in cui la $\Lambda^0$ decade in un neutrone ($n$) e un pione neutro ($\pi^0$).
$$ \Lambda^0 \;\to\; n + \pi^0 $$
In questo caso, il quark strange ($s$) si trasforma in un quark down ($d$), mentre il bosone $W^-$ decade in una coppia $u\bar{u}$ che costituisce il $\pi^0$.
Nota. Poiché la $\Lambda^0 $ è neutra, non lascia traccia diretta: il punto di "origine" delle tracce cariche sembra apparire dal nulla. Questo è un indizio del decadimento di una particella neutra a lunga vita.
Altre particelle della famiglia lambda
Esistono anche altre particelle della “famiglia $\Lambda$”, analoghi pesanti, non chiamati iperoni perché non contengono un quark strange $s$:
- $\Lambda_c^+$ ($udc$), con un quark charm
- $\Lambda_b^0$ ($udb$), con un quark bottom
E così via.
