Pion

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A részecskefizika területén a pion (pi-mezon) közös neve az 1947-ben felfedezett három szubatomi részecsének: a π⁰, π⁺ és π⁻ részecskéknek. A pionok a legkönnyebb mezonok.

Tartalomjegyzék

1 Alapvető tulajdonságai
2 Története
3 Referenciák
4 Külső hivatkozások

[szerkesztés] Alapvető tulajdonságai

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:

$\pi^+\to\mu^++\nu_\mu \,$

$\pi^-\to\mu^-+\bar{\nu}_\mu \,$

A második leggyakoribb bomlásuk (0.0123%) során elektron vagy pozitron ill. a nekik megfelelő neutrínók jönnek létre, úgy, hogy teljesül a leptonszám-megmaradás:

$\pi^+\to e^++\nu_e,~~~\pi^-\to e^-+\bar{\nu}_e.$

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:

$\pi^0\to2\gamma \,$

A második leggyakoribb bomlásánál (1.198%), ami Dalitz-bomlás néven ismert, egy foton és egy elektron-pozitron pár keletkezik:

$\pi^0\to\gamma + e^+ + e^-$ .

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

Részecske	Jel	Anti- részecske	Kvark összetétel	Spin és paritás	Nyugalmi tömeg MeV/c²	S	C	B	közepes élettartam s	bomlástermékei
Töltött Pion	$π +$	$π -$	$\mathrm{u \bar{d}}$	Pszeudoskalár	139.6	0	0	0	2.60×10^-8	μ⁺ + ν_μ
Semleges Pion	$π 0$	önmaga	$\mathrm{\frac{u\bar{u} - d \bar{d}}{\sqrt{2}}}$	Pszeudoskalár	135.0	0	0	0	0.84×10^-16	2γ

[szerkesztés] Története

Hideki Yukawa 1935-es elméleti munkája egy mezon létezését jósolta meg, az erős kölcsönhatás 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 nem hagy nyomot az emulzióban. A π⁰ részecskét 1950-ben a bomlástermékei révén találták meg.