Partícula Lambda ($ \Lambda $)
La partícula $\Lambda$ es un barión, es decir, un estado ligado formado por tres quarks. Es considerablemente más pesada que el protón y el neutrón.
El miembro más conocido de esta familia es la lambda neutra, $\Lambda^0$ (uds), descubierta en 1950.
Su composición en quarks es $uds$ (un quark up, un quark down y un quark strange):
- Quark up (u): carga +2/3
- Quark down (d): carga -1/3
- Quark strange (s): carga -1/3
La $\Lambda^0$ se clasifica como un hiperón extraño (un barión con número cuántico de extrañeza distinto de cero), ya que contiene un quark strange $s$.
La suma de sus cargas eléctricas es nula:
$$ (+\tfrac{2}{3}) + (-\tfrac{1}{3}) + (-\tfrac{1}{3}) = 0 $$
De este modo, la $\Lambda^0$ resulta eléctricamente neutra, al igual que el neutrón, aunque bastante más pesada, pues uno de sus quarks ligeros ha sido sustituido por un quark strange.
Como todo barión, es un fermión y posee espín semientero, $1/2$.
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Composición de quarks | \( uds \) |
| Tipo | Barión (hiperón) |
| Carga eléctrica | 0 |
| Espín | \( \tfrac{1}{2} \) |
| Masa | \( \sim 1116 \, \text{MeV}/c^2 \) |
| Modo de decaimiento | \( \Lambda^0 \to p + \pi^- \) |
| Vida media | \( \sim 2.6 \times 10^{-10} \, \text{s} \) |
| Interacción | Débil |
Decaimiento de $ \Lambda^0 $
La $\Lambda^0$ es inestable. A diferencia de muchos otros hadrones, no puede desintegrarse mediante la interacción fuerte. En su lugar, lo hace a través de la interacción débil, lo que explica su vida media relativamente larga:
$$ \tau_{\Lambda^0} \approx 2.6 \times 10^{-10} \text{ s} $$
El canal de desintegración dominante es en un protón ($p$) y un pión negativo ($\pi^-$):
$$ \Lambda^0 \;\to\; p + \pi^- $$
Este proceso ocurre cuando el quark strange ($s$) se transforma en un quark up ($u$):
$$ s \to u + W^- \quad (\text{interacción débil}) $$
El bosón $W^-$ se desintegra posteriormente en un quark down ($d$) y un antiquark up ($\bar{u}$), que se combinan para formar el pión negativo ($\pi^-$):
$$ W^- \to d + \bar{u} $$
Se trata de un ejemplo paradigmático de transición con cambio de sabor, un proceso prohibido en las interacciones fuerte y electromagnética.
Con menor probabilidad, la $\Lambda^0$ puede desintegrarse en un neutrón ($n$) y un pión neutro ($\pi^0$):
$$ \Lambda^0 \;\to\; n + \pi^0 $$
En este caso, el quark strange ($s$) se convierte en un quark down ($d$), mientras que el bosón $W^-$ se desintegra en un par $u\bar{u}$, que da lugar al $\pi^0$.
Nota. Al ser neutra, la $\Lambda^0$ no deja una traza directa en los detectores. En su lugar, los productos cargados de su desintegración parecen “aparecer de la nada” en el punto de decaimiento, una firma inconfundible de una partícula neutra de vida relativamente larga.
Otros miembros de la familia lambda
La familia lambda incluye también estados más pesados, conocidos como “bariones lambda”. No se consideran hiperones a menos que contengan un quark strange:
- $\Lambda_c^+$ ($udc$), que contiene un quark encanto
- $\Lambda_b^0$ ($udb$), que contiene un quark bottom
Y otros análogos.
