Hyperkerne

1. Hyperkerne

2. Quarkstruktur von Hadronen • Hyperonen und Kaonen • Hyperkerne • Produktion von Hyperkernen • Hypernukleare Einteilchenniveaus • g-Spektroskopie von Hyperkernen • LN-Wechselwirkung • Zerfall von Hyperkernen

3. Hyperonen Nukleonen D- Proton Neutron L0 S- X- W- u u d u d d d d d d d s s s ... u d d s s s s Isospin T = 1/2 1/2 Tz= 1/2 -1/2 3/2 -3/2 0 1 1/2 0 0 -1 -1/2 0 Quark-Struktur - Baryonen Strangeness S = 0 0 0 -1 -1 -2 -3 • Quantenzahlen des Isospins (T,Tz) „zählen“ die u- und d-Quarks • Quantenzahl Strangeness S „zählt“ die s-Quarks

4. Quarkstruktur - Mesonen p- p+ p0 K+ K0 K- d u s d d d u + ... d u s u s u u Isospin T = 1 1 1 1/2 1/2 1/2 Tz= 1 -1 0 1/2 -1/2 -1/2 Strangeness S = 0 0 0 1 -1 1

5. Eigenschaften von L - Hyperon und K±- Kaonen L - Hyperon K±- Kaonen • Starke Wechselwirkung erhält Strangeness Þ • Hyperonen können nur schwach zerfallen Û relativ lange Lebensdauern • Hyperonen können sich im Kontakt mit Nukleonen im Kern aufhalten • èHyperkerne

6. … eine neue Dimension in der Kernphysik

7. Segrè-Tabelle bisher erzeugter L-Hyperkerne L-Hyperkern also z.B. besteht aus 2 p, 2 n und 1 L besteht aus 2 p, 2 n und 2 L

8. Erster experimenteller Nachweis p Erster Hyperkern experimentell nachgewiesen als Spur auf einer Emulsionsplatte, die in 26 km Höhe kosmischer Strahlung ausgesetzt war (1953)

9. “Strangeness exchange reaction” “Associated production reaction” p-Beam mit einigen GeV @ CERN, BNL, KEK, … e±-Kollider mit 510 MeV @ LNF Direkte “hadronische” Produktion Direkte elektromagnetische Produktion @ MAMI, JLab, … @ COSY, … Produktion von Hyperkernen … sekundäre K oder p-Strahlen:

10. Meson-Austausch-Modell T = 1/2 1 1/2 N N p, ... N N T = 0 1 1/2 N L p, ... L N LN-Wechselwirkung Bindungsenergien von L-Hyperkernen Þ V r L - 28 MeV r Nukleon - 55 MeV • L ist schwächer gebunden als Nukleonen • L kann nicht mit Nukleonen über Austauch eines Isovektormesons wechselwirken • Þ Tensorkomponente der starken Wechselwirkung ist in LN-WW schwach • Schalenstruktur des (A-1)-Kerns wird von L nur wenig verändert

11. Einteilchenzustand des Valenznukleons ist experimentell gut zugänglich, z.B. Transfer, Knockout, g-Faktoren etc. „Valenzhyperon“ kann alle hypernuklearen Einteilchenzustände im Kern besetzen (kein Pauli-Blocking) Einteilchenzustände für tief gebundene Nukleonen sind aufgrund von RestWW stark fragmentiert (Konfigurationsmischung) und damit praktisch nicht beobachtbar L-Einteilchenzustände EFermi l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

12. Hypernukleare Einteilchenniveaus VLS: Spin-Bahn-Kopplung Die Vorstellung des Schalenmodells von unabhängigen Teilchen kann somit experimentell auch für tiefgebundene Zustände verifiziert werden!!!!

13. K+ „Hyperball“ Ge - Array 1.05 GeV p+ KEK 1.05 GeV p+ 12 GeV p

14. 25 cm dickes Target!!!! Hyperball @ KEK

15. DSAM Lebensdauermessung Simulierte Linienformen g-Spektroskopie von 7LLi

16. M1 M1 E2 M1 SN - Abstand der Core-Level D,SL,T - Dublett-Splitting ... kann nur mit Ge-Detektoren gemessen werden!!!! LN-Potential

17. Theorie: 3.85 fm 2.94 fm Lwirkt als zusätzlicher “Leim” und schrumpft den 6Li-Core!!! Interpretation der Lebensdauer

18. Zerfall des freien L l Nicht-mesonischer Zerfall: Zerfall von Hyperkernen EFermi l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l L im Hyperkern kann NICHT wie freies L zerfallen!!!! Prozess ist NUR innerhalb von Hyperkernen möglich (schwache WW ÛWechselwirkungszeit)!!!