Пион

Три типа пионов

Существует три типа пионов: π⁺ , π^– , и π⁰ . Знаки +, - или 0 над π просто обозначают заряд пиона. π⁺ состоит из одного восходящего кварка и одного нисходящего антикварка. π^- состоит из одного нисходящего кварка и одного восходящего антикварка. Поскольку античастицы имеют противоположный заряд, π⁺ положителен, так как восходящий кварк имеет заряд +2/3, а нисходящий антикварк (обычные нисходящие кварки имеют заряд -1/3) имеет заряд +1/3. Обратное утверждение применимо для π^– . π⁰ может быть образован одним восходящим кварком и одним восходящим антикварком или одним нисходящим кварком и одним нисходящим антикварком.

Силовые носители

Носители силы - это частицы, которые отвечают за силы, такие как электромагнетизм. Считается, что фотоны отвечают за электромагнитные силы, а мезоны отвечают за некоторые низкоэнергетические силовые взаимодействия, которые происходят между нуклонами. (Сильные силы также известны как ядерные силы). На еще более низком уровне считается, что глюоны отвечают за взаимодействие сильных сил между кварками. Однако, поскольку они состоят из самых легких кварков (вверх и вниз), пионы являются самыми легкими мезонами. Это означает, что (за исключением π⁰ ) они также являются одними из самых долгоживущих мезонов. Однако, как и все мезоны, они в конечном итоге распадаются, или разрушаются.

Пионный распад

При распаде пиона всегда образуются лептоны, например, электроны. π⁺ обычно распадается на один мюон и одно мюонное нейтрино. π^– обычно распадается на один антимюон и одно мюонное антинейтрино. Нейтральные пионы -π⁰ - обычно распадаются на два высокоэнергетических фотона.

Другие формы пионного распада

Однако существует некоторая вероятность (от <,1% до 1,2%), связанная с распадом некоторых пионов, поскольку они также могут распадаться в различные формы. Для π⁺ вторым наиболее вероятным продуктом распада является один позитрон (антиэлектрон) и одно электронное нейтрино. π^– иногда распадается на один электрон и одно электронное антинейтрино. π⁰ иногда распадается на один высокоэнергетический фотон, один электрон и один позитрон. (Следует помнить, что позитроны и электроны могут аннигилировать друг с другом, и в результате этой аннигиляции образуется высокоэнергетический фотон).

Распад под действием слабых сил

Поскольку распад пионов происходит под действием слабых сил, вводится еще один носитель силы. Во время распада создается бозон W ⁺, который существует 3x10⁻²⁵ секунд. После этого невероятно короткого промежутка времени бозон W⁺ распадется на лептоны, на которые пион распался бы естественным образом. Однако важно провести это различие, поскольку оно включает в себя слабую силу.