Pion (cząstka)

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Mezon π+ (pion) złożony jest z kwarku u i antykwarku d

Mezon π (pion) – najlżejszy mezon, o zerowym spinie. Występuje w trzech odmianach π0, π+ i π, które razem z cząstkami K, η tworzą nonet.

Charakterystyka:

  • mezon π0 jest neutralny elektrycznie i jest sam dla siebie antycząstką
π0 = \scriptstyle \frac{1}{\sqrt{2}}(uudd) – mezon ten jest superpozycją kwarków uu z kwarkami dd
m = 134,9766 MeV/c²
τ = (8,4 ±0,6)×10−17 s – krótki średni czas życia
  • mezony π+ i π niosą ładunek elementarny +1 i −1; złożone są z kwarku i antykwarku pierwszej generacji i są dla siebie nawzajem antycząstkami
π+ = ud
π = du
m = 139,57018 ±0,00035 MeV/c²
τ = (2,6033 ±0,0005)×10−8 s – długi średni czas życia

Gdzie:

mmasa spoczynkowa cząstki
u, ukwarki i antykwark górny (ang. up), d, d – kwark i antykwark dolny (ang. down)

Rozpad[edytuj | edytuj kod]

Schemat rozpadu pionu obojętnego na fotony

Rozpad naładowanych mezonów π odbywa się w oddziaływaniach słabych, prawie zawsze według schematu π+ → μ+νμ (powstaje antymion i neutrino mionowe), ale też np.

  • π+e+νe (z prawdopodobieństwem ok. 1,2×10−4)
  • π+ → μ+νμγ (z prawdopodobieństwem ok. 2,0×10−4)
  • π+ → e+νeγ (z prawdopodobieństwem ok. 1,6×10−7)

Ujemne piony rozpadają się analogicznie, np. π → μνμ[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 π0 → γγ, niekiedy (ok. 1,2%) π0 → e+e lub inaczej[1].

Historia[edytuj | edytuj kod]

Wymiana pionu zero

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

n + π+ → p
p + π → n
n + π0 → n (zob. diagram obok)
p + π0 → p (zob. diagram obok)

Badania[edytuj | edytuj kod]

Najbardziej precyzyjną metodą wyznaczania masy mezonu π jest badanie promieniowania charakterystycznego atomów π-mezonowych (mezoatomów πatomów egzotycznych zawierających zamiast jednego elektronu mezon π).

Przypisy

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Dane pochodzą z biuletynu PDG.