WikiSort.ru - Не сортированное

ПОИСК ПО САЙТУ | о проекте

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
Масса139,57018(35) (134,9766(6)) МэВ
Античастица
Участвует во взаимодействияхСильное, электромагнитное, слабое и гравитационное
Классыбозон, адрон, мезон
Квантовые числа
Электрический заряд±1     (0)
Спин0
Изотопический спин±1     (0)
Барионное число0
Странность0
Очарование0
Другие свойства
Время жизни2,6033(5)⋅10−8 с
(8,20 ± 0,24)⋅10−17 с)
Схема распадаμ+ + νμ     (2γ)
Кварковый состав

Свойства

Тезисно:

Виды π-мезонов, согласно кварковой модели:

  • Заряженные:
    • u- и анти-d-кварки — формируют π+-мезон;
    • Из d и анти-u-кварков — состоит античастица π+-мезона: π-мезон.
  • Электрически-нейтральные комбинации u и анти-u и d и анти-d — могут существовать только в виде суперпозиции, так как имеют одинаковый набор квантовых чисел. Низшее энергетическое состояние подобной суперпозиции — π0-мезон, являющийся античастицей для себя самого (истинно нейтральная частица, подобно фотону).

Распад пи-мезонов

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.

Заряженные

Фейнмановская диаграмма доминирующего лептонного распада заряженного пиона.

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.

Нейтральные

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:

История открытия

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).

Заряженные пи-мезоны

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.

Электрически-нейтральные пи-мезоны

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.

Теоретический обзор

В настоящее время (согласно квантовой хромодинамике) — известно, что сильное взаимодействие осуществляется посредством глюонов.

Сигма-модель

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.

Примечания

  1. π0 mean life. PDG Live. (недоступная ссылка)

Ссылки

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 .




Текст в блоке "Читать" взят с сайта "Википедия" и доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Другой контент может иметь иную лицензию. Перед использованием материалов сайта WikiSort.ru внимательно изучите правила лицензирования конкретных элементов наполнения сайта.

2019-2024
WikiSort.ru - проект по пересортировке и дополнению контента Википедии