Analise cada uma das reações a seguir em termos de quarks e mostre que cada tipo de quark é conservado. (a) pi^++p K^++Sigma^+(b) K^-+p K^++K^0+Omega^-(c) Determine os quarks na partícula final para esta reação: p+p K^0+ p+pi^+? (d) Na reação da parte (c), identifique a partícula misteriosa.

Passo 1

O enunciado nos pede para analisar as reações em nível de quarks e mostrar que cada tipo de quark (up, down, strange) tem seu número líquido conservado. Nas partes (a) e (b) verificamos a conservação de sabor; na parte (c) usamos essa conservação para determinar a composição quark da partícula desconhecida; e na parte (d) identificamos essa partícula.
Relembrando as composições quark das partículas envolvidas:
p = uud, pi^+ = ubar d, K^+ = ubar s, K^- = sbar u,
K^0 = dbar s, Sigma^+ = uus, Omega^- = sss

Passo 2

(a) Reação pi^+ + p to K^+ + Sigma^+.
– Inicial:
pi^+: ubar d, p: uud
#u=1+2=3, #d=1, #bar d=1, #s=#bar s=0
Os números líquidos são
Qu=3,;Qd=1-1=0,;Qs=0
– Final:
K^+: ubar s, Sigma^+: uus
#u=1+2=3, #s=1, #bar s=1, #d=#bar d=0
Neto
Qu=3,;Qd=0,;Qs=1-1=0
Logo Qu,Qd,Qs iguais em inicial e final.

Passo 3

(b) Reação K^-+pto K^+ + K^0 + Omega^-.
– Inicial:
K^-: sbar u, p: uud
#u=2,;#bar u=1,;#d=1,;#s=1,;#bar s=0
Neto
Qu=2-1=1,;Qd=1,;Qs=1
– Final:
K^+: ubar s, K^0: dbar s, Omega^-: sss
#u=1,;#d=1,;#s=3,;#bar s=2,;#bar u=#bar d=0
Neto
Qu=1,;Qd=1,;Qs=3-2=1
Novamente Qu,Qd,Qs iguais em inicial e final.

Passo 4

(c) Reação
p + p ;to; K^0 + p + pi^+ + X
Inicial: dois prótons
#u=2cdot2=4,;#d=2cdot1=2,;#s=0 ;Longrightarrow; Qu=4,;Qd=2,;Qs=0
Final (conhecidos):
;K^0: dbar s,;p: uud,;pi^+: ubar d
#u=0+2+1=3,;#d=1+1-1=1,;#bar s=1,;#bar d=1, ;#s=#bar u=0
Para conservar Qu=4 precisamos de xu=1; para Qd=2 precisamos de xd=1; para Qs=0 precisamos de xs=1.
Logo a partícula X tem
underbraceuxu=1, underbracedxd=1, underbracesxs=1

Passo 5

(d) A única baríon neutro com composição uds é o Lambda^0 (o Sigma^0 também tem uds, mas em experimentos fortes produz-se preferencialmente Lambda^0 e sua assinatura é bem conhecida).

Resposta

(a) Qu=3,;Qd=0,;Qs=0 em ambos os lados.
(b) Qu=1,;Qd=1,;Qs=1 em ambos os lados.
(c) A partícula desconhecida X tem composição uds.
(d) A partícula misteriosa é o Lambda^0.

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