Пион
-
История и открытие пионов
- Пионы были предсказаны Хидеки Юкавой в 1935 году.
- Заряженные пионы были открыты в 1947 году, нейтральный пион — в 1950 году.
- Пионы были обнаружены в космических лучах и на циклотронах.
-
Свойства и характеристики
- Пионы — это мезоны с нулевым спином, состоящие из кварков первого поколения.
- Заряженные пионы распадаются на мюоны и мюонные нейтрино, нейтральный пион — на гамма-лучи.
- Пионы имеют массу 139,6 МэВ/с2 и среднее время жизни 2,6033×10-8 с.
-
Теоретические аспекты
- Пионы описываются как голдстоуновские бозоны со спонтанно нарушенной киральной симметрией.
- Масса пиона пропорциональна сумме масс кварков и кварковому конденсату.
- Пионы участвуют в сильном взаимодействии между нуклонами и имеют симметрию вкуса SU(2).
-
Применение и исследования
- Пионы используются в медицинской лучевой терапии.
- Пионы играют важную роль в космологии, устанавливая верхний предел энергии космических лучей.
- Пионы также участвуют в аннигиляции вещества и антивещества.
-
Подавление электронного режима распада
- Подавление электронного режима распада определяется соотношением полуширин реакций пион-электронного и пион-мюонного распада.
- Подавление связано с спиновым эффектом, известным как подавление спиральности.
- Механизм подавления заключается в том, что лептон и антинейтрино должны излучаться с противоположными спинами для сохранения чистого нулевого спина.
- Лептон должен испускаться со спином в направлении своего линейного импульса, что делает электронную моду сильно подавленной.
-
Экспериментальные данные и универсальность лептонов
- Измерения соотношения полуширин на протяжении десятилетий считались критерием универсальности лептонов.
- Экспериментально это соотношение равно 1.233(2)×10-4.
- Помимо чисто лептонных распадов, наблюдались структурно-зависимые радиационные лептонные распады.
-
Скорость распада пионов
- Скорость распада пионов важна для теории киральных возмущений.
- Скорость параметризуется константой распада пиона (fn), связанной с перекрытием волновых функций кварка и антикварка.
-
Распад нейтрального пиона
- Нейтральный пион имеет массу 135,0 МэВ/c2 и среднее время жизни 8,5×10-17 с.
- Доминирующий режим распада π0 с коэффициентом ветвления BRyy = 0,98823 распадается на два фотона.
- Вторым по величине способом распада является распад Далица (BRyee = 0,01174).
- Третьим по величине установленным режимом распада является двойной далицевый распад (BR2e2e = 3,34×10-5).
- Четвертым по величине установленным режимом распада является лептонный режим распада (BRee = 6,46×10-8).
- Нейтральный пион также распадается на позитроний с долей разветвления порядка 10-9.
-
Дополнительные сведения
- Приведенные выше разветвленные дроби являются центральными значениями PDG.
- Неопределенности опущены, но доступны в цитируемой публикации.