Káon

Na física de partículas, kaão^[1][2], kaon^{[3] (português europeu)} ou káon ^{(português brasileiro)} ou (abreviação de méson K) é o nome coletivo de quatro partículas subatómicas: K⁺, K⁻, K⁰ e anti-K⁰. Káons são os mésons mais leves que possuem um quark s (ou antiquark s). Possuem spin nulo (bósons, portanto). Descobertos em 1964, pelo Laboratório Nacional de Brookhaven. Essas partículas como os mésons B violam a simetria CP, pois os anti-K⁰ transformam-se em K⁰ com uma frequência um pouco menor que o inverso.

Propriedades dos kaons

Partícula	Símbolo	Antipartícula	Quarks constituintes	Massa de repouso [MeV/c2]	I	JP	S	C	B	vida média [s]	Decai geralmente para:
Kaon[4]	K+	K−	u s	493,677±0,016	⁠1/2⁠	0−	1	0	0	(1,2380±0,0020)×10−8	μ+ + ν μ ou π+ + π0 ou π+ + π+ + π− ou π0 + e+ + ν e
Kaon[5]	K0	K0	d s	497,611±0,013	⁠1/2⁠	0−	1	0	0	[§]	[§]
K-curto[6]	K0 S	si mesma	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}-s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,}$[7][8]	497,611±0,013	⁠1/2⁠	0−	-	0	0	(8,954±0,004)×10−11	π+ + π− ou π0 + π0
K-longo[9]	K0 L	si mesma	${\displaystyle \mathrm {\tfrac {d{\bar {s}}+s{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,}$[7][8]	497,611±0,013	⁠1/2⁠	0−	-	0	0	(5,116±0,021)×10−8	π± + e∓ + ν e ou π± + μ∓ + ν μ ou π0 + π0 + π0 ou π+ + π0 + π−

Enquanto procurava o hipotético méson nuclear, Louis Leprince-Ringuet encontrou evidências da existência de uma partícula mais pesada e carregada positivamente em 1944.^[10][11]

Em 1947, G.D. Rochester e C.C. Butler, da Universidade de Manchester, publicaram duas fotografias de câmara de nuvens de eventos induzidos por raios cósmicos: uma mostrando o que parecia ser uma partícula neutra decaindo em dois píons carregados, e outra que parecia ser uma partícula carregada decaindo em um píon carregado e algo neutro. A massa estimada das novas partículas era muito imprecisa, cerca de metade da massa de um próton. Mais exemplos dessas "partículas V" demoraram a aparecer.

Em 1949, Rosemary Brown (posteriormente Rosemary Fowler), uma estudante de pesquisa de Cecil Powell da Universidade de Bristol, identificou sua trilha 'k', feita por uma partícula de massa muito similar que decaiu em três píons.^[12][13]:

Isso levou ao chamado problema 'tau-theta':^[14] o que parecia ser a mesma partícula (agora chamada de K⁺) decaía em dois modos diferentes, Theta em dois píons (paridade +1) e Tau em três píons (paridade −1).^[13] A solução para este quebra-cabeça era que as interações fracas não conservam a paridade.^[15]

O primeiro grande avanço foi obtido no Caltech, onde uma câmara de nuvens foi levada para o topo do Monte Wilson, para uma maior exposição aos raios cósmicos. Em 1950, foram relatadas 30 "partículas V" carregadas e 4 neutras. Inspiradas por isso, inúmeras observações no topo de montanhas foram feitas nos anos seguintes e, em 1953, a seguinte terminologia estava sendo usada: "méson L" para um múon ou um píon carregado; "méson K" significava uma partícula de massa intermediária entre a do píon e a do núcleon.

Leprince-Ringuet cunhou o termo "híperon", ainda em uso, para designar qualquer partícula mais pesada que um núcleon.^[10][11] A partícula de Leprince-Ringuet revelou-se ser o méson K⁺.^[10][11]

Os decaimentos eram extremamente lentos; as vidas médias típicas são da ordem de 10⁻¹⁰ s. No entanto, a produção em reações píon–próton ocorre muito mais rapidamente, com uma escala de tempo de 10⁻²³ s. O problema dessa incompatibilidade foi resolvido por Abraham Pais, que postulou o novo número quântico chamado "estranheza", que é conservado nas interações fortes, mas violado pelas interações fracas. As partículas estranhas aparecem em abundância devido à "produção associada" de uma partícula estranha e uma antiestranha juntas. Logo foi demonstrado que este não poderia ser um número quântico multiplicativo, pois isso permitiria reações que nunca haviam sido observadas nos novos síncrotrons que foram comissionados no Laboratório Nacional de Brookhaven em 1953 e no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley em 1955.

• C.Amsler; Doser, M; Antonelli, M; Asner, D; Babu, K; Baer, H; Band, H; Barnett, R; Bergren, E; Bergren, E.; Beringer, J.; Bernardi, G.; Bertl, W.; Bichsel, H.; Biebel, O.; Bloch, P.; Blucher, E.; Blusk, S.; Cahn, R. N.; Carena, M.; Caso, C.; Ceccucci, A.; Chakraborty, D.; Chen, M.-C.; Chivukula, R. S.; Cowan, G.; Dahl, O.; d'Ambrosio, G.; Damour, T.; et al. (2008). «Review of Particle Physics». Particle Data Group. Physics Letters B. 667 (1): 1–1340. Bibcode:2008PhLB..667....1P. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018 
• S. Eidelman; et al. (2004). «Review of Particle Physics 2004 – Strange Mesons». Particle Data Group 

Particle Data Group; Eidelman, S.; Hayes, K. G.; Olive, K. A.; Aguilar-Benitez, M.; Amsler, C.; Asner, D.; Babu, K. S.; Barnett, R. M.; Beringer, J.; Burchat, P. R.; Carone, C. D.; Caso, S.; Conforto, G.; Dahl, O.; d'Ambrosio, G.; Doser, M.; Feng, J. L.; Gherghetta, T.; Gibbons, L.; Goodman, M.; Grab, C.; Groom, D. E.; Gurtu, A.; Hagiwara, K.; Hernández-Rey, J. J.; Hikasa, K.; Honscheid, K.; Jawahery, H.; et al. (2004). «Review of Particle Physics*1». Physics Letters B. 592 (1). 1 páginas. Bibcode:2004PhLB..592....1P. arXiv:astro-ph/0406663. doi:10.1016/j.physletb.2004.06.001 

• M.S. Sozzi (2008). Discrete symmetries and CP violation. [S.l.]: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-929666-8 
• I.I. Bigi, A.I. Sanda (2000). CP violation. [S.l.]: Cambridge University Press. ISBN 0-521-44349-0 
• D.J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particle. [S.l.]: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-60386-4 

Referências