Particella Omega (Ω)
La particella Omega (Ω) è un barione, cioè una particella composta da tre quark (sss).
La particella Omega è stata prevista nel 1961 dal fisico americano Murray Gell-Mann e, indipendentemente, dal fisico israeliano Yuval Ne'eman.
Quindi, la scoperta della particella Ω⁻ nel 1964, al Brookhaven National Laboratory (USA), ha costituito una delle più grandi verifiche sperimentali del modello a quark da Gell-Mann e in particolare al decupletto barionico.
Inoltre, ha dimostrato l’esistenza reale del quark strange e la correttezza delle simmetrie di SU(3) nella classificazione delle particelle.
Le caratteristiche
La particella Ω⁻ (Omega meno) ha queste caratteristiche:
- Composizione: tre quark strani ($sss$)
- Carica elettrica: $-1$ poiché ciascun quark $s$ ha carica $-1/3$
- Spin: $3/2$, è un barione della famiglia decupletto
- Massa: circa 1672 MeV/c².
- Stranezza: $S = -3$, è quindi un iperone (barione con stranezza) estremamente “strano”
- Scoperta: 1964, nell’esperimento con il sincrociclotrone di Brookhaven, confermando la previsione teorica di Murray Gell-Mann basata sul modello a quark e sulla simmetria SU(3).
Decadimento
L’Ω⁻ non è una particella stabile, decade tramite l'interazione debole: il quark $s$ si trasforma in $u$ con emissione di un $W^-$.
Il bosone $W^-$ è instabile e vive un tempo brevissimo ($\sim 10^{-25}\,\text{s}$). Nei barioni strani come l’Ω⁻, il bosone $W^-$ che esce dal quark $s\to u$ non diventa un bosone reale (non c’è abbastanza energia per produrre un W “vero”).
È un bosone virtuale, che subito si trasforma in una coppia di particelle più leggere, ad esempio $ W^-_{\text{virt}} \to \bar u + d $
Combinando con gli altri due quark $s$ presenti, questo porta alla formazione del barione $\Lambda^0 (uds)$ e del mesone $K^- (\bar u s)$.
$$\Omega^- ;\to; \Lambda^0 + K^-$$
Ecco il diagramma di Feynman:
La vita media è circa $8.2 \times 10^{-11}$ s, quindi più breve di quella del $\Lambda^0$ ma comunque molto più lunga rispetto ai decadimenti forti che avvengono in $\sim 10^{-23}$ s.
Altri canali di decadimento tipici della particella omega sono:
- $\Omega^- ;\to; \Xi^0 + \pi^-$
- $\Omega^- ;\to; \Xi^- + \pi^0$
Questo conferma che la transizione avviene per via debole.
