Պիոններ

Պիոններ, $\pi$-մեզոններ, պի-մեզոններ, երեք անկայուն տարրական մասնիկներից կազմված խումբ, այդ մասնիկներից երկուսը ($\pi ^{+}$ և $\pi ^{-}$) լիցքավորված են, իսկ երրորդը ($\pi ^{0}$) չեզոք է։

Պիոն

Ենթադաս	մեզոններ և pseudoscalar meson?
Տեսակ	ներատոմային մասնիկ
Կազմություն	$\pi ^{+}$՝ $ud$, $\pi ^{0}$՝ $u{\bar {u}}$, կամ $d{\bar {d}}$, կամ $s{\bar {s}}$, $\pi ^{-}$՝ $d{\bar {u}}$
Վիճակագրություն	Բոզոնային
Հիմնարար փոխազդեցություններ	Թույլ փոխազդեցություն, Ձգողականություն, Ուժեղ փոխազդեցություն
Նշանակումը	π+, π-, π0
Տեսություն	Հիդեկի Յուկավա (1935)
Հայտնագործում	Սեզար Լատե, Ջուզեպե Օկիալինի (1947), Սեսիլ Փոուել
Տեսակների քանակ	3
Զանգված	π+` 139,57018(35) ՄէՎ/c2 π0` 134,9766(6) ՄէՎ/c2
Էլեկտրական լիցք	π+` +1 e, π-` -1 e, π0` 0 e
Սպին	0
Զույգություն	-1
Իզոսպինի z-բաղադրիչ	1
Իզոսպինի քվանտային թիվ	1
Pions Վիքիպահեստում

Կառուցվածք

Պիոնները միջուկային ուժերի դաշտի քվանտներ են և իրականացնում են, մասնավորապես, նուկլոնների կապը ատոմային միջուկում։ $\pi ^{+}$ և $\pi ^{-}$ մեզոնները կազմում են մասնիկ-հակամասնիկ զույգ միմյանց նկատմամբ, այդ պատճառով դրանց կյանքի տևողությունները ($\tau$) և զանգվածները ($m$) միևնույնն են․

$\tau _{\pi }^{+}=\tau _{\pi }^{-}=(2,6024\pm 0,0024)*10^{-8}$ վրկ,

$m_{\pi }^{+}=m_{\pi }^{-}=(139,5688\pm 0,0064)$ ՄԷվ/$c^{2}\approx 264m_{e}$

($m_{e}$-ն էլեկտրոնի զանգվածն է, $c$-ն՝ լույսի արագությունը)։ $\pi ^{0}$-ն նույնական է իր հակամասնիկին, այսինքն՝ բացարձակ չեզոք մասնիկ է․

$\tau _{\pi }^{0}=(0,84\pm 0,10),10^{-16}$ վրկ,

$m_{\pi }^{0}=(134,9645\pm 0,0074)$ ՄԷվ/$c^{2}\approx 264m_{e}$:

Պիոնների սպինը զրո է, իզոտոպ սպինը՝ մեկ (կազմում են իզոտոպ տրիպլետ)։ Պիոնների բարիոնային լիցքը և տարօրինակությունը հավասաար են զրոյի։

Պիոնների հայտնագործումը

Ուժեղ փոխազդեցությունների կարճահեռ բնույթն ու մեծ ուժը բացատրելու համար Հիդեկի Յուկավան 1935 թվականին կանխագուշակեց պիոնների գոյությունը, որոնք, ըստ նրա ենթադրության, էլեկտրոններից մոտավորապես 200-300 անգամ ծանր պետք է լինեին։ 1936 թվականին տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերվեց այդպիսի զանգվածով մի մասնիկ, սակայն հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ դրան հատուկ չէ սպասվող ուժեղ փոխազդեցությունը, և այն կոչվեց մյուսն։ 1947-ին Ս․ Պաուելը և ուրիշներ ֆոտոմիջուկային էմուլսիաների մեթոդով տիեզերական ճառագայթներն ուսումնասիրելիս հայտնաբերեցին լիցքավորված պիոններ, գրանցելով դրանց հետևյալ տրոհումը․

$\pi ^{+}=\mu ^{+}+\nu _{\mu }$

($\nu _{\mu }$-ն մյուոնային նեյտրինոն է)։

Չեզոք $\pi ^{0}$-մեզոնները փորձով հայտնաբերվել են միայն 1950 թվականին։

Մասնակցությունը հիմնարար փոխազդեցություններին

Պիոնները մասնակցում են բոլոր հայտնի փոխազդեցություններին՝ ուժեղ, էլեկտրամագնիսական, թույլ և գրավիտացիոն։

Պիոնների գրավիտացիոն փոխազդեցությունն աննշան է և չի ուսումնասիրված։

Պիոնների համար ամենաբնորոշը ուժեղ փոխազդեցությունն է։ Լինելով ուժեղ փոխազդող մասնիկներից՝ հադրոններից թեթևագույնը, պիոններն էական դեր են կատարում միջուկային և տարրական մասնիկների ֆիզիկայում։ Դրանք առատորեն ծնվում են արագացուցիչներում ստացվող կամ տիեզերական ճառագայթներում գոյություն ունեցող բարձր էներգիայի մասնիկների բախումների ժամանակ (լաբորատորիաներում կամ մթնոլորտում)։ Ուժեղ փոխազդեցության պրոցեսներից են պիոնների ցրումը նուկլոններից, հականուկլոնների և նուկլոնների անիհիլացումը՝ պիոնների առաջացումով, տարօրինակ մասնիկների ծնումը պիոններից և այլն։

Թույլ փոխազդեցությամբ են պայմանավորված լիցքավորված պիոնների բոլոր տրոհումները, ինչպես նաև դրանց առաջացումը ավելի ծանր մասնիկների, օրինակ, $k$-մեզոնի տրոհման ժամանակ՝

$K\rightarrow \pi +\pi$։

էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության օրինակ է չեզոք պիոնի հիմնական տրոհումը երկու $\gamma$-քվանտի՝

$\pi ^{0}\rightarrow \gamma +\gamma$։

Պիոնների դերը միջուկում

Պիոնները, չնայած կյանքի կարճ տևողությանը, էլեկտրոնների նման կարող են պտտվել միջուկների շուրջը և կազմել մեզոատոմներ։ Ըստ արդի տեսության, պիոնները կազմված են ավելի տարրական մասնիկներից՝ մի քվարկից և մի հակաքվարկից։

Կիրառություններ

Պիոնի փոխազդեցության երևույթները կարևոր նշանակություն ունեն միկրոաշխարհի տարբեր պրոցեսների ուսումնասիրման համար։ Հատուկ արագացուցիչներից՝ «մեզոնային ֆաբրիկաներից» ստացվող պիոնների փնջերը կիրառվում են ճառագայթային թերապիայում։

Ծանոթագրություններ

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանի «Պիոններ» հոդվածից (հ․ 9, էջ 301 )։