Pion (cząstka)
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 = (uu − dd) – 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:
- m – masa spoczynkowa cząstki
- u, u – kwarki i antykwark górny (ang. up), d, d – kwark i antykwark dolny (ang. down)
Rozpad[edytuj | edytuj kod]
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− → μ−νμ[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]
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 π− – atomów egzotycznych zawierających zamiast jednego elektronu mezon π−).
Przypisy[edytuj | edytuj kod]
- ↑ a b mezony w PDG
Bibliografia[edytuj | edytuj kod]
Dane pochodzą z biuletynu PDG.