Pion

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

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.

Alapvető tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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, illetve 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
   \mathrm{\pi^+}       \mathrm{\pi^-}       \mathrm{u \bar{d}}    Pszeudoskalár
139.6
   0       0       0   
2.60×10-8
μ+ + νμ
Semleges
Pion
   \mathrm{\pi^0}    önmaga    \mathrm{\frac{u\bar{u} - d \bar{d}}{\sqrt{2}}}    Pszeudoskalár
135.0
   0       0       0   
0.84×10-16

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

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 nem hagy nyomot az emulzióban. A π0 részecskét 1950-ben a bomlástermékei révén találták meg.

Referenciák[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]