Pion

Sa partikulong pisika, ang isang pion (na pinaikling pi meson) at tinutukoy ng π ay anuman sa tatlong mga subatomikong partikulo: π⁰, π⁺, at π⁻. Ang mga pion ang pinaka-magaang mga meson at gumagampan ng mahalagang papel sa pagpapaliwanag ng mga katangiang mababang-enerhiya ng pwersang malakas na nukleyar.

Pion

Ang istrakturang quark ng pion.
Komposisyon	π+: ud π0: uu or dd π−: du
Estadistika	Bosoniko
Mga interaksiyon	Malakas na interaksiyon
Simbolo	π+, π0, and π−
Nag-teorisa	Hideki Yukawa (1935)
Natuklasan	César Lattes, Giuseppe Occhialini (1947) at Cecil Powell
3
Masa	π±: 139.57018(35) MeV/c2 π0: 134.9766(6) MeV/c2
Elektrikong karga	π+: +1 e π0: 0 e π−: −1 e
Ikot	0
paridad	-1

Mga pundamental na katangian

Ang mga pion ay mga meson na may serong ikot at binubuo ng unang-henerasyong mga quark. Sa modelong quark, ang isang taas na quark at isang anti-babang quark ay bumubuo sa π⁺, samantalang ang isang babang quark at isang anti-taas na quark ay bumubuo sa π⁻. Ang mga ito ay mga antipartikulo ng bawat isa. Ang walang kargang mga pion ang mga kombinasyon ng taas na quark na may anti-taas na quark o isang babang quark na may anti-babang quark at mayroon magkatulad na bilang na quantum at kaya ang mga ito ay matatagpuan lamang sa mga superposisyong quantum. Ang pinakamababang-enerhiyang superposisyon sa mga ito ang π⁰ na sarili nitong antipartikulo. Kung magkakasama, ang mga pion ay bumubuo ng isang triplet ng isospin. Ang bawat pion ay may isospin (I = 1) at ikatlong-bahaging isospin na katumbas ng karga nitong (I_z = +1, 0 or −1).

Mga pagkabulok ng may kargang pion

Diagramang Feynman ng nangingibabaw na pagkabulok na leptonikong pion.

Ang mga meson na π^± ay may masang 139.6 MeV/c² at isang mean na panahon ng buhay na 2.6×10⁻⁸ s. Ang mga ito ay nabubulok sanhi ng mahinang interaksiyon. Ang pangunahing modo ng pagkabulok ng isang pion na may probabilidad na 0.999877 ay isang purong leptonikong pagkabulok sa isang anti-muon at isang muon neutrino:

π+	→	μ+	+	νμ
π−	→	μ−	+	νμ

Ang ikalawang pinakakaraniwang modo ng pagkabulok ng isang pion na may probabilidad na 0.000123 ay isa ring pagkabulok na leptoniko sa elektron at sa tumutugong elektron neutrino. Ang modong ito ay natuklasan sa CERN noong 1958:

π+	→	e+	+	νe
π−	→	e−	+	νe

Ang pagsupili ng elektronikong modo sa respeto ng isang muoniko ay ibinigay na tinatantiyang(sa loob ng pagtutuwid radiatibo ng rasyo ng kalahating-lapad ng pion-elektron at reaksiyong pagkabulok na pion-muon:

$R_{\pi }=(m_{e}/m_{\mu })^{2}\left({\frac {m_{\pi }^{2}-m_{e}^{2}}{m_{\pi }^{2}-m_{\mu }^{2}}}\right)^{2}=1.233\times 10^{-4}$

At isang epektong ikot na kilala bilang helisidad na pagsupil. Ang mga pagsukat ng nasa taas na rasyo ay isinaalang-alang sa loob ng mga dekada na mga pagsubok ng istrakturang V − A (bektor minus axial bektor o kaliwang-panig na lagrangian) ng may kargang mahinang kuryente at ng unibersalidad ng lepton. Sa eksperimento, ang rasyong ito ay 1.230(4)×10⁻⁴.

Bukod sa purong mga pagkabulok leptoniko ng mga pion, napagmasdan rin ang ilang mga batay sa istrakturang radiatibong mga pagkabulok na leptoniko at ang napakabihira pagkabulok na beta ng mga pion(na may probabilidad na 10⁻⁸) na may isang neutral na pion bilang huling estado.

Mga pagkabulok ng neutral na pion

Ang meson na π⁰ ay may mas medyo mas maliit na masa na 135.0 MeV/c² at labis na maikling mean na panahon ng buhay na 8.4×10⁻¹⁷ s. Ang pion na ito ay nabubulok sa isang prosesong elektromagnetikong pwersa. Ang pangunahing modo ng pagkabulok na may probabilidad na 0.98798 ay sa dalawang mga photon(dalawang mga photon na sinag gamma sa kasong ito):

π0

→

2 γ

Ang ikalawang pinaka karaniwang modo ng pagkabulok nito na may probabilidad na 0.01198 ang Dalitz na pagkabulok sa photon at isang pares na elektron–positron :

π0

→

γ

+

e−

+

e+

Ang rate kung saan nabubulok ang mga pion ay isang mahalagang kantidad sa maraming mga pang-ilalim na larangan ng partikulong pisika gaya ng teoria ng chiral na perturbasyon. Ang rate na ito ay pinarameterisa ng konstante ng pagkabulok ng pion(ƒ_π) na mga 90 MeV.

Pions

Partikulo	Simbolo	Nilalaman na quark	Inbariantong masa (MeV/c2)	I	JP	Q (e)	S	C	B'	T	Mean na panahon ng buhay (s)	Karaniwang nabubulok sa (>5% ng mga pagkabulok)
Pion	π+	π−	ud	139.570 18(35)	1−	0−	0	0	0	2.6033 ± 0.0005 × 10−8	μ+ + νμ
Pion	π0	Self	${\tfrac {\mathrm {u{\bar {u}}} -\mathrm {d{\bar {d}}} }{\sqrt {2}}}$	134.976 6 ± 0.000 6	1−	0−+	0	0	0	8.4 ± 0.6 × 10−17	γ + γ

^[a] ^ Make-up inexact due to non-zero quark masses.