Пио́н, пи-мезо́н (греч. πῖ — буква пи и μέσον — средний) — три вида субатомных частиц из группы мезонов. Обозначаются π0, π+ и π−. Имеют наименьшую массу среди мезонов. Открыты в 1947 году.
Пион | |
---|---|
Символ | |
Масса | 139,57018(35) (134,9766(6)) МэВ |
Античастица | |
Участвует во взаимодействиях | Сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное |
Классы | бозон, адрон, мезон |
Квантовые числа | |
Электрический заряд | ±1 (0) |
Спин | 0 |
Изотопический спин | ±1 (0) |
Барионное число | 0 |
Странность | 0 |
Очарование | 0 |
Другие свойства | |
Время жизни | 2,6033(5)⋅10−8 с (8,20 ± 0,24)⋅10−17 с) |
Схема распада | μ+ + νμ (2γ) |
Кварковый состав |
Тезисно:
Виды π-мезонов, согласно кварковой модели:
Распад нейтрального пиона обусловлен электромагнитным взаимодействием, — тогда как заряженные пионы распадаются посредством слабого взаимодействия, константа связи которого значительно меньше. Поэтому периоды полураспадов нейтрального и заряженного пионов существенно различаются.
Мезоны имеют массу 139,6 MэВ/c² и относительно большой, — по ядерным меркам, — период полураспада: 2,6⋅10−8 секунды. Доминирующим (с вероятностью 99,9877 %) является канал распада в мюон и нейтрино или антинейтрино:
Следующим по вероятности каналом распада заряженных пионов является сильно подавленный (0,0123 %) распад на позитрон и электронное нейтрино ( ) для положительного пиона — и на электрон и электронное антинейтрино ( ) для отрицательного пиона. Причина подавления электронных распадов по сравнению с мюонными — сохранение спиральности для ультрарелятивистских частиц: кинетическая энергия как электрона, так и нейтрино в этом распаде значительно больше их масс, — поэтому их спиральность (с хорошей точностью) сохраняется, и распад подавляется, по отношению к мюонной моде, — множителем:
Измерения этого множителя позволяют проверить наличие возможных малых правых примесей к левым (V − A) заряженным токам в слабом взаимодействии.
Нейтральный пи-мезон имеет немного меньшую массу: 135,0 MэВ/c² — и гораздо меньший период полураспада, чем заряженные пи-мезоны: секунды[1]. Главным (вероятность 98,798 %) является канал распада в два фотона:
В теоретической работе Хидэки Юкавы, в 1935 году, было предсказано: существуют частицы, переносящие сильное взаимодействие — мезоны (первоначально, Юкава предложил название мезотрон, — но был исправлен Вернером Карлом Гейзенбергом, чей отец преподавал греческий язык).
В 1947 году — заряженные пионы были экспериментально обнаружены группой исследователей, под руководством Сесила Фрэнка Пауэлла. Поскольку достаточно мощных ускорителей в то время ещё не существовало (для рождения пионов) — проводился поиск с помощью фотопластинок, поднятых на аэростате в стратосферу, где они подвергались воздействию космических лучей (также, фотопластинки устанавливались в горах, — например, в астрофизической лаборатории на вулкане «Чакалтайя» в Андах). После спуска воздушного шара — на фотоэмульсии были обнаружены следы заряженных частиц, среди которых были мезоны. За свои достижения — Юкава (в 1949 году) и Пауэлл (в 1950 году) были награждены Нобелевской премией.
Обнаружить нейтральный мезон — гораздо сложнее (так как, — в силу своей электрической нейтральности, — он не оставляет следов в фотоэмульсии). Он был идентифицирован по продуктам распада в 1950 году.
В настоящее время (согласно квантовой хромодинамике) — известно, что сильное взаимодействие осуществляется посредством глюонов.
Тем не менее, — можно сформулировать так называемую эффективную теорию взаимодействия внутриядерных частиц (Сигма-модель), в которой переносчиками взаимодействия являются пионы. Несмотря на то, что эта теория (предложенная Юкавой) верна только в определённом диапазоне энергий, — она позволяет проводить в нём упрощённые вычисления и даёт наглядные объяснения. Например, силы взаимодействия, — переносимые пионами, — можно компактно описать при помощи потенциала Юкавы.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .