Kaoni

Kaoni eli K-mesoni on mesoneihin kuuluva hiukkanen, jolla on kvanttiluku outous. Kaoneita on neljänlaisia: sähköisesti positiivinen (K⁺), negatiivinen (K^-) ja kaksi neutraalia (K⁰_S, K⁰_L), kullakin on erilainen kvarkkisisältö.

Kaonilla K⁰_S on kertaluokkia pienempi elinaika kuin muilla kaoneilla.

Siroamismoodit

Varatut kaonit

Kaonin K⁺ hajotessa muiksi hiukkasiksi yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K^{+}\to {\mu }^{+}+{\nu }_{\mu }$

$K^{+}\to {\pi }^{+}+{\pi }^0$,

missä hiukkanen $\mu$ on myoni, ${\nu }_{\mu }$ myonin neutriino ja ${\pi }^0$ sekä ${\pi }^{+}$ pioneita.

Vastaavasti negatiivisesti varatulle kaonille K^- yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K^{-}\to {\mu }^{-}+{\nu }_{\mu }$

$K^{-}\to {\pi }^{-}+{\pi }^0$.

Neutraalit kaonit

Vähemmän aikaa säilyvälle neutraalille kaonille K⁰_S yleisimmät hajoamismoodit ovat

$K_S^0\to {\pi }^0+{\pi }^0$

$K_S^0\to {\pi }^{+}+{\pi }^{-}$.

Jälkimmäinen siroaminen, jossa kaoni muuttuu positiiviseksi ja negatiiviseksi pioniksi, oli reaktio, jonka George Rochester ja C. C. Butler havaitsivat tehdessään ensimmäisen löydön kaonista K⁰_S sumukammiossaan. Vaikka kaoni ei itsessään jätä kammioon jälkiä, siroavista pioneista tulee silminnähtävä V-kuvio.

Sen sijaan pidempään elävälle neutraalille kaonille K⁰_L yleisiä hajoamismoodeja ovat

$K_L^0\to {\pi }^0+{\pi }^0+{\pi }^0$

$K_L^0\to {\pi }^{+}+{\pi }^{-}+{\pi }^0$.

Pitempään elävä $K_L^0$ ei hajoa vahvan vaan heikon vuorovaikutuksen mukaan, jolloin kokonaisoutous muuttuu.

CP-rikko

Vuonna 1964 tehdyssä kokeessa James Cronin ja Val Fitch havaitsivat, että noin 0,2% $K_L^0$ -hiukkasista hajoaakin kolmen pionin sijasta kahdeksi pioniksi:

$K_L^0\to {\pi }^0+{\pi }^0$

Tämä edellyttää sekä pariteetin että varauskonjugaation rikkoutumista hajoamisreaktiossa eli CP-symmetriarikkoa. Ilmiö on ainoa kokeellisesti tunnettu CP-symmetrian rikkoutuminen ja havainnosta myönnettiin Nobelin fysiikanpalkinto vuonna 1980.