ΠΑΡΑΔΟΞΟΤΗΤΑ

Από τις αρχές της δεκαετίας του 1950 άρχισαν να ανακαλύπτονται στα πειράματα των κοσμικών ακτίνων αδρόνια που περιείχαν s κουάρκ (ή αντι-s κουάρκ). 

Τα σωματίδια αυτά ονομάστηκαν παράδοξα (strange), επειδή εμφάνιζαν μια ιδιόρρυθμη συμπεριφορά. Παράγονταν πολύ γρήγορα (σε χρόνο  10^-23 s) και ζούσαν για πολύ μεγαλύτερο χρόνο από τον αναμενόμενο (περίπου 10^-10 – 10^-8 s).

Η απάντηση σε αυτό το μυστήριο ήταν ότι :
τα παράδοξα σωματίδια παράγονται μέσω της ισχυρής αλληλεπίδρασης και διασπώνται μέσω της ασθενούς. 

Για να διαχειριστούμε την συμπεριφορά των νέων σωματιδίων, χρειάστηκε να εισάγουμε ένα νέο κβαντικό αριθμό S,
που ονομάστηκε παραδοξότητα (strangeness).

Κάθε αδρόνιο έχει κβαντικό αριθμό παραδοξότητας από -3 ως +3, ανάλογα με το πλήθος των s κουάρκ ή αντι-s κουάρκ που περιέχει.

Κάθε s κουάρκ έχει S = -1 και κάθε αντι-s κουάρκ έχει S = +1.

Έτσι, τo Λ(uds) έχει παραδοξότητα S = -1, το  Ω^–(sss) έχει S = -3, το K⁺ (uš) έχει S = +1 και  το p(uud) έχει S = 0, αφού δεν περιέχει s κουάρκ.

Τα παράδοξα σωματίδια παράγονται μέσω της ισχυρής δύναμης σε ζεύγη (“συνδυασμένη” παραγωγή – associated production), έτσι ώστε να διατηρούνται οι γεύσεις των κουάρκ που συμμετέχουν :

      π^– (ūd)  +  p(uud)   →  Λ(uds)  +  Κ⁰ (dš) 

S        0     +     0                 -1      +     1

Mπορούν να διασπαστούν με την ισχυρή δύναμη, μόνο όταν παραμένουν σε ζεύγη.  

Όταν τα παράδοξα σωματίδια απομακρύνονται το ένα από το άλλο, η ισχυρή δύναμη δεν μπορεί να τα επηρεάσει, ο “θάνατος” τους … αναβάλλεται, και πραγματοποιείται μέσω της ασθενούς αλληλεπίδρασης.

        Λ(uds) → p(uud) + π^– (ūd)   

S          -1            0            0

        Κ⁰ (dš) → π⁺ (uđ) + π^– (ūd)

S         +1            0           0

H παραδοξότητα διατηρείται μόνο στις ηλεκτρομαγνητικές και τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις, αλλά δεν διατηρείται στις ασθενείς.
Στις ασθενείς διασπάσεις των παράδοξων σωματιδίων ισχύει ότι :  |ΔS| = 1.

👉 Έτσι δεν πραγματοποιείται άμεσα η αντίδραση  :   Ξ^– (dss)  ↛ n(udd) + e^–  + ṽ_e   , αφού |ΔS| = 2.

Για καθένα από τα άλλα βαριά κουάρκ (c, b, t) ορίζεται αντίστοιχα ένας νέος κβαντικός αριθμός που ονομάζεται αντίστοιχα “Χάρισμα” (Charm) C, “Πυθμενικότητα” (Bottomness) Β, και “Κορυφότητα” (Topness) Τ.

Η συμπεριφορά των σωματιδίων που τα περιέχουν είναι ανάλογη με αυτή των παράδοξων σωματιδίων.

Για παράδειγμα, η αντίδραση ν_μ + p → μ^–  + Λ + π⁺  + π⁺  + π⁺  + π^–  , που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, προκύπτει από μια σειρά επιμέρους αντιδράσεων, στις οποίες συμμετέχουν και c – κουάρκ.

Είναι :
ν_μ  + p(uud) → μ^–  + Σ_c⁺⁺ (uuc)    , Ασθενής αλληλεπίδραση με |ΔC| =1
Σ_c⁺⁺ (uuc) → Λ_c⁺(udc)  +  π(uđ) , Ισχυρή Αλληλεπίδραση
Λ_c⁺ (udc) → Λ(uds) + π⁺ (uđ) + π⁺ (uđ) + π^– (ūd)   , Ασθενής αλληλεπίδραση με |ΔC| =1 , |ΔS| =1

Οι αντιδράσεις πραγματοποιούνται με τέτοιο τρόπο, ώστε να μεταβάλλεται η γεύση μόνο ενός κουάρκ κάθε φορά.