Pion (cząstka)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Mezon π (pion) – najlżejszy mezon, należy do nonetu π, K, η. Występuje w trzech odmianach:

  • neutralnej (mezon ten jest sam dla siebie antycząstką)
\pi^{0}=\frac{1}{\sqrt{2}}(u\bar{u}-d\bar{d})
m = 134,9766 MeV/c²
τ = (8,4 ± 0,6) 10-17 s
  • i dwóch naładowanych (które są dla siebie nawzajem antycząstkami)
\pi^{+}=u\bar{d}
\pi^{-}=d\bar{u}
m = 139,57018 ± 0,00035 MeV/c²
τ = (2,6033 ± 0,0005) 10-8 s

Gdzie:

m – masa spoczynkowa cząstki
τ – średni czas życia cząstki
d, u – kwarki dolny i górny

Rozpad[edytuj | edytuj kod]

Schemat rozpadu pionu obojętnego na fotony

Rozpad naładowanych mezonów π odbywa się w oddziaływaniach słabych, prawie zawsze według schematu \pi^{+} \rightarrow \mu^{+}\nu_{\mu} (powstaje antymion i neutrino mionowe), ale też np.

  • \pi^{+} \rightarrow e^{+}\nu_{e} – z prawdopodobieństwem ok. 1,2·10-4
  • \pi^{+} \rightarrow \mu^{+}\nu_{\mu}\gamma – 2,0·10-4
  • \pi^{+} \rightarrow e^{+}\nu_{e}\gamma – 1,6·10-7

(Ujemne piony rozpadają się analogicznie, np. \pi^{-} \rightarrow \mu^{-}\bar{\nu_{\mu}})[1].

Przyczyna rozpadu pionu głównie na miony, a nie elektrony, jest związana z mniejszą różnicą mas i rosnącą z masą różnicą między chiralnością a skrętnością

Natomiast rozpad obojętnego pionu – za pośrednictwem oddziaływań elektromagnetycznych – następuje najczęściej (ok. 98,8%) na fotony według schematu \pi^{0} \rightarrow \gamma\gamma, niekiedy (ok. 1,2%) \pi^{0} \rightarrow \gamma e^{+}e^{-} lub inaczej[1].

Wymiana pionu zero

Historia[edytuj | edytuj kod]

Po raz pierwszy mezony pi pojawiły się w teorii Hideki Yukawy oddziaływań wewnątrz­jądrowych – za ich pomocą Yukawa opisywał oddziaływania między­nukleonowe (proton-neutron, proton-proton, neutron-neutron) jako wymianę mezonów π, zgodnie z reakcjami:

n + \pi^{+} \rightarrow p
p + \pi^{-} \rightarrow n
n + \pi^{0} \rightarrow n
p + \pi^{0} \rightarrow p

Badania[edytuj | edytuj kod]

Najbardziej precyzyjną metodą wyznaczania masy mezonu \pi ^{-} jest badanie promieniowania charakterystycznego atomów \pi ^{-}-mezonowych (mezoatomów \pi ^{-}atomów egzotycznych zawierających zamiast jednego elektronu mezon \pi ^{-}).

Przypisy

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Dane pochodzą z biuletynu PDG.