Pion

Pion
Pionun kuark yapısı
İçerik:	${\displaystyle \pi ^{+}=u{\bar {d}}}$ ${\displaystyle \pi ^{-}=d{\bar {u}}}$
Ailesi:	Bozon
Grubu:	Mezon
Etkileşim:	Güçlü
Teori:	Yukawa (1935)
Keşif:	Bristol Üniversitesi (1947)
Sembol:	π^+, π^0 ve π^-
Tip sayısı:	3
Kütle:	π^±:139.57018(35) MeV/c^2 π^0:134.9766(6) MeV/c^2
Elektrik yükü:	π^±:±e π^0:0
Spin:	π^±:1(±1), 0^− π^0: 1(0), 0^−

Parçacık fiziğinde pion (pi mezonunun kısaltılmış hali) π⁰, π⁺ ve π⁻'den oluşan üç atom atomaltı parçacığın ortak adıdır. Pionlar (yanlış isimlendirilmiş olan Mü mezonu ya da müonun dışında) en hafif mezonlardır ve güçlü nükleer kuvvetin düşük enerjili durumlarını açıklamakta önemli bir rolü vardır.

Temel özellikler

Yüksüz pion transferini gösteren Feynman çizgesi

Pionların spin sayısı sıfırdır ve birinci nesil kuarkların bileşiminden oluşur. Kuark modelinde π⁺ mezonu bir yukarı ve bir anti-aşağı kuarktan oluşurken kendisinin antiparçacığı olan π⁻ mezonu bir aşağı kuark ve bir anti-yukarı kuarktan oluşur. Yukarı ile anti-yukarı ve aşağı ile anti-aşağı yüksüz kombinasyonları özdeş kuantum sayılarına sahiptirler bu yüzden sadece süperpozisyonlarda bulunabilirler. En düşük enerjili süperpozisyon π⁰ mezonudur ve aynı zamanda kendisinin antiparçacığıdır.

π^± mezonunun kütlesi 139.6 MeV/c² ve yaşam süresi 2.6×10⁻⁸ saniyedir. Zayıf süreçler sayesinde bozunurlar. En temel bozunum şekli (99.9877%) bir müon ve onun nötrinosuna olan bozunumdur.

${\displaystyle \pi ^{+}\to \mu ^{+}+\nu _{\mu }}$

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

İkinci en büyük bozunum şekli (0.0123%) bir elektron ve ona karşılık gelen bir nötrinoya olan bozunumdur.

${\displaystyle \pi ^{+}\to {\hbox{e}}^{+}+\nu _{\hbox{e}}}$

${\displaystyle \pi ^{-}\to {\hbox{e}}^{-}+{\bar {\nu }}_{\hbox{e}}}$

π⁰ 135.0 MeV/c² kütleye ve 8.4×10⁻¹⁷ saniye yaşam süresine sahiptir. Bu mezon elektromanyetik kuvvet sayesinde bozunur. En temel bozunum şekli (98.798%) iki fotona olan bozunumdur.

${\displaystyle \pi ^{0}\to 2\gamma }$

İkinci en büyük bozunum şekli (1.198%) Dalitz bozunumu olarak da bilinen, bir fotona ve bir elektron-pozitron çiftine olan bozunumdur.

${\displaystyle \pi ^{0}\to \gamma +e^{+}+e^{-}}$

Parçacık	Sembol	Anti- parçacık	Kuark yapısı	Spin ve Eksi dönüşüm (parite)	Durağan kütle MeV/c^2	S	C	B	Yaşam süresi s	Bozunum ürünleri
Yüklü Pion	${\displaystyle \mathrm {\pi ^{+}} }$	${\displaystyle \mathrm {\pi ^{-}} }$	${\displaystyle \mathrm {u{\bar {d}}} }$	Yalancıyönsüz (Pseudoscalar)	139.6	0	0	0	2.60×10^−8	μ^+ + νμ
Yüksüz Pion	${\displaystyle \mathrm {\pi ^{0}} }$	Kendisi	${\displaystyle \mathrm {\frac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} }$	Yalancıyönsüz (Pseudoscalar)	135.0	0	0	0	0.84×10^−16	2γ

Öngörü ve keşif

Hideki Yukawa 1935'deki kuramsal çalışmaları sonucunda güçlü nükleer kuvvetin taşıyıcı parçacıkları olarak mezonların varlığını öngördü. Yukawa nükleer kuvvetin eriminden bu parçacıkların kütlelerini 100 MeV civarında tahmin etti. 1936'da keşfedilen 106 MeV kütleye sahip müon Yukawa'nın öngördüğü parçacık olarak düşünüldü. Ancak daha sonraki deneyler müonun güçlü etkileşime katılmadığı gösterildi. Modern terminolojide bu onu mezon değil de lepton yapar.

İlk gerçek mezonlar olan yüklü pionlar 1947'de Bristol Üniversitesi'nde Cecil Powell, César Lattes ve Giuseppe Occhialini'nin işbirliği ile bulundu.

Dış bağlantılar

• Particle Data Group'da mezonlar
• Hyperphysics'de mezonlar