A részecskefizika területén a pion (pi-mezon) közös neve az 1947-ben felfedezett három szubatomi részecskének: a π0, π+ és π‒ részecskének. A pion a legkönnyebb mezon.

Alapvető tulajdonságai bélyegkép|A pozitív pion (π+) kvarkszerkezete: Egy u-kvarkot és egy anti-d-kvarkot tartalmaz A pionoknak nulla spinjük van és első-családbeli kvarkokból épül fel. Egy u és egy anti-d kvark alkotja a π+, míg egy d és egy anti-u kvark a π‒ részecskét, az antirészecskéjét. Mind az u és anti-u, mind a d és anti-d, együtt semleges, de mivel az előbbi párok azonos kvantumszámokkal rendelkeznek, csak a két pár szuperpozíciójaként található meg. A legalacsonyabb energiájú szuperpozíció a π0, amely saját antirészecskéje.

A π± mezonok tömege 139,6 MeV/c2 és az élettartamuk 2,6 · 10‒8 másodperc. A fő bomlási módban (99,9877%) müon és müonneutrínó vagy ezek antirészecskéje jön létre:

A második leggyakoribb bomlásuk (0,0123%) során elektron vagy pozitron, illetve a nekik megfelelő neutrínók jönnek létre, úgy, hogy teljesül a leptonszám-megmaradás:

A π0 tömege kicsit kevesebb (135,0 MeV/c2) és sokkal rövidebb élettartamú (8,4 · 10‒17 másodperc). A fő bomlási módjában (98,798%) két foton keletkezik:

A második leggyakoribb bomlásánál (1,198%), ami Dalitz-bomlás néven ismert, egy foton és egy elektron-pozitron pár keletkezik:

.

Az élettartamuk azért ennyire eltérő, mert a töltött pionok bomlását a gyenge kölcsönhatás, a semlegesét az elektromágneses kölcsönhatás hozza létre.

Részecske Jel Anti-részecske Kvarkösszetétel Spin és paritás Nyugalmi tömegMeV/c2 S C B közepes élettartams bomlástermékei TöltöttPion                      Pszeudoskalár <center>139.6<center>    0       0       0    <center>2.60×10−8<center> <center>μ+ + νμ<center> SemlegesPion        önmaga        Pszeudoskalár <center>135.0<center>    0       0       0    <center>0.84×10−16<center> <center>2γ<center>

Története

Hideki Yukawa 1935-ös elméleti munkája egy mezon létezését jósolta meg, a magerő hordozó részecskéjéét. Töltött pionokat kísérletileg 1947-ben a Cecil Powell által vezetett csoport talált. A csoport fotoemulziót ballonokkal nagy magasságokba küldött, ahol erős kozmikus sugárzás van. Miután a ballonok visszatértek, mikroszkópos vizsgálattal töltött részecskék nyomait tudták vizsgálni, melyek között pionoké is előfordult. Yukawa munkáját 1949-ben, Powellét 1950-ben fizikai Nobel-díjjal jutalmazták.

A π0 részecske sokkal nehezebben megfigyelhető, mint a π±; mivel elektromosan semleges, ezért nem hagy nyomot az emulzióban. A π0 részecskét 1950-ben a bomlástermékei révén találták meg.

Források Gerald Edward Brown and A. D. Jackson, The Nucleon-Nucleon Interaction, (1976) North-Holland Publishing, Amsterdam

További információk

Mezonok a Particle Data Group-nál Mezonok a Hyperphysics-ben

Kategória:Mezonok