Мезон

Мезони

Мезони спина 0 формирају ноннет
Композиција	комбинација: кваркова и антикваркова
Статистике	бозонски
Интеракције	јака, слаба, електромагнетна и гравитација
Теорије	Хидеки Јукава (1935)
Откривен	1947
Типови	~140 (Списак)
Маса	од 134,9 МеВ/ц2 ( π0 ) до 9,460 ГеВ/ц2 ( ϒ )
Наелектрисање	−1 е, 0 е, +1 е
Спин	0, 1

У физици елементарних честица, мезони су хадронске субатомске честице које се састоје од једног кварка и једног антикварка, заједно повезане јаком интеракцијом. Због тога што се састоје од субатомских честица, они имају физичку величину, пречника који износи приближно један фемтометар, што је око ²⁄₃ величине протона или неутрона. Сви мезони су нестабилни, са најдужим животом од само пар стотина микросекунди. Наелектрисани мезони се распадају при том стварајући електроне и неутрине. Ненаелектрисани мезони се могу распасти у фотоне.

Постојање мезона предвидио је Хидеки Yукаwа како би објаснио силу привлачења између протона и неутрона (данас познату као резидуална јака нуклеарна сила), за што је 1949. добио Нобелову награду за физику. Открићем миона испочетка се сматрало да је то тражени мезон, док није утврђено да на њега не дјелује јака нуклеарна сила, па се у ствари ради о лептону. Први прави откривени мезон био је пион.

Пошто нису опажени у обичној материји, подела мезона на честице и античестице је прилично произвољна. Тако се за наелектрисане мезоне узима да је позитивни мезон честица, а негативни античестица. На пример, π⁺ мезон се сматра честицом, а π⁻ његовом античестицом. Код неких неутралних мезона, рецимо η и π⁰, честица и античестица су идентичне, док се код других, рецимо К⁰ и К⁰, честица и античестица међусобно разликују. Пошто су маса и стабилност честице и одговарајуће античестице једнаки, постојање парова честица-античестица за честице без наелектрисања јасно указује да постоје и друге особине, осим наелектрисања, на основу којих честица и античестица могу да се разликују.

Подела

До данас је познато више од 200 мезона и сви су нестабилни, с временом полураспада између 10^–8 секунди и 10^–22 секунди.

Пион

Главни чланак: Пион

Пион (пи од слова π + [мез]он; ознака π) је најлакши мезон, изграђен од кваркова и антикваркова горе (у) и доле (д). Спин му је 0, а изоспин 1. Може бити позитивног (π⁺), негативног (π^–) и без електричног набоја (π⁰). Електрично набијени пиони и каони, откривени су 1947. у космичком зрачењу, а неутрални пиони 1950. Маса пиона је око 270 пута већа од масе електрона: маса пиона π⁺ и π^– износи око 39,57 MеВ/ц², а π⁰ 134,98 МеВ/ц². Пиони се распадају на мионе, електроне и позитроне с припадајућим неутринима. Средње је време полураспада пиона до 26 · 10^–9 секунди.

Каон

Главни чланак: Каон

Каон (ка од слова К + [мез]он; ознака К) је мезон изграђен од једног страног (с) кварка или антикварка и другога антикварка или кварка, који може бити горе (у) или доље (д) тако да му је квантни број страности ± 1. Спин му је 0, а изоспин 1/2. Може бити позитивног (К⁺), негативног (К^–) и без електричнога набоја (К⁰). Маса каона је око 970 пута већа од масе електрона: маса К⁺ и К^– износи око 493,67 МеВ/ц², а К⁰ 497,65 МеВ/ц². Каони се распадају на пионе и мионе с припадајућим неутринима. Средње је време полураспада каона до 50 · 10^–9 секунди. Каони и пиони су откривени 1947. у космичком зрачењу, а то се сматра почетком физике елементарних честица. Имају велику улогу у стварању хиперјезгара и као продукти распада у њиховом истраживању.

Ј/ψ мезон

Главни чланак: Ј/ψ мезон

Ј/ψ-мезон (ознака Ј/ψ) је мезон који се састоји од чаробнога кварка (ц) и антикварка (ц), нема електричног набоја, сам је себи античестица, масе је око 3,097 ГеВ/ц², спина 1, изоспина 0 и времена полураспада око 7,2 · 10^–21 секунди. Открили су га неовисно један о другог С. Ч. Ч. Тинг и Б. Рихтер 1974. и тако потврдили идеју да су кваркови саставни делови бариона.

Мезони, продорна компонента козмичких зрака

Главни чланак: Космичко зрачење

Важне резултате дало је испитивање апсорпције космичких зрака у олову и у другим густим материјама. Апсорпција се може веома подесно мерити тако да се оловна плоча постави између два Гаигер-Милерова бројача, који дају знак само онда кад је честица прошла кроз један и други бројач. Ако честица прође кроз горњи бројач, а бива у олову заустављена, тад се не опажа ништа. Бројачи се огласе само у случају коинциденције (подударност догађаја), то јест кад су оба побуђена истовремено, боље речено, у врло кратком размаку. Б. Роси је 1933. врло помно испитивао како број коинциденција зависи од дебљине плоче олова. Он је нашао да 30% космичких зрака олово апсорбује најпре на путу од 100 мм, како то одговара познатој апсорпцији електрона. Преостали део пролази даље кроз олово и бива врло слабо апсорбован.

Ови резултати експеримента подударали су се с мерењима космичких зрака испод морске површине. Е. Риџенер 1930. године, а годину дана касније Р. А. Миликан и Камерон, установили су деловање космичких зрака у великим дубинама. Највећа дубина у којој су до данас мерени космичке зраци износи 1 400 м, али нема сумње да космичке зраци продиру и у веће дубине. Ова изванредна продорност противи се свим познатим чињеницама о апсорпцији електрона. На основу тих експеримената П. V. Огер је први закључио да космички зраци садрже једну продорну компоненту. Кад козмички зраци из ваздуха падну на олово или воду, тад се један део нормално апсорбује. То је мека компонента, која се састоји од електрона, позитрона и кваната светлости (фотона). Друга компонента бива апсорбована у почетку сасвим незнатно и продире дубоко у воду. По томе је и та компонента космичких зрака добила име продорна или тврда.

Врло брзе, електрично набијене честице највише губе енергије зрачењем. Међутим тај губитак је већи, ако је честица лакша. Сасвим генерално излази из електродинамике да је зрачење или емитована енергија у јединици времена пропорционална квадрату успорења. С друге стране, успорење или убрзање је по Њутновим законима кретања, ако су силе једнаке, обрнуто пропорционална маси честице. На честице које имају једнаки набој делују атомске језгре једнаким силама. Одатле се види да је губитак енергије због кочења на атомским језграма пропорционалан 1/м². Према томе би протони, који су око 2000 пута тежи од електрона, 4 милиона пута мање губили енергију, него електрони. Међутим сигурно је да се продорна компонента не састоји од протона.

Тешкоће су разрешене помним испитивањем честица космичких зрака у Вилсоновој комори. Између 1936. и 1938. у више експериментата су запажени трагови честица, које се нису слагали с познатим магленим траговима електрона и протона. Године 1938, коначно су C. D. Андерсон и Недермејер доказали да се ту јавила нова елементарна честица. Нова честица пролази несметано кроз дебели слој олова. То значи да има знатно већу масу од електрона. У начелу се маса нове честице може мерити помоћу савијања у електричном и магнетном пољу, али практично су таква мерења на тешким честицама доста тешка. Лепринс-Рингует су измерили масу мезона проматрајући пропорцију с електроном. Брзи мезон удари о електрон који полети напред. Стаза удареног електрона свинута је јаким магнетом. На тај начин може се измерити импулс силе и енергија електрона, а угао између стазе електрона и мезона види се непосредно. На основу закона о очувању импулса и енергије може се израчунати однос између масе мезона и електрона. Друга врло подесна метода за одређење масе мезона састоји се у томе, да се одреди импулс мезона пре и после пролаза кроз метални слој. Све те методе у границама тачности дају исту масу, тако да не може бити сумње о новој елементарној честици. Нова честица је око 200 пута тежа од електрона, а 10 пута лакша од протона, дакле стоји између те две честица и по томе је добила име мезон. Електрични набој мезона може бити позитиван или негативан. Због своје двеста пута веће масе мезон много мање зрачи, кад пролази кроз материју, и зато је много продорнији од електрона. Појава продорне компоненте козмичких зрака објашњена је постојањем мезона. Већина честица у космичких зрацима на морској површини су мезони. Од тога су 6/10 позитивни мезони, а 4/10 негативни.

Литература

• M.С. Соззи (2008а). „Паритy”. Дисцрете Сyмметриес анд ЦП Виолатион: Фром Еxперимент то Тхеорy. Оxфорд Университy Пресс. стр. 15–87. ИСБН 978-0-19-929666-8. 
• M.С. Соззи (2008б). „Цхарге Цоњугатион”. Дисцрете Сyмметриес анд ЦП Виолатион: Фром Еxперимент то Тхеорy. Оxфорд Университy Пресс. стр. 88–120. ИСБН 978-0-19-929666-8. 
• M.С. Соззи (2008ц). „ЦП-Сyмметрy”. Дисцрете Сyмметриес анд ЦП Виолатион: Фром Еxперимент то Тхеорy. Оxфорд Университy Пресс. стр. 231–275. ИСБН 978-0-19-929666-8. 
• C. Амслер ет ал. (Партицле Дата Гроуп) (2008). „Ревиеw оф Партицле Пхyсицс”. Пхyсицс Леттерс Б. 667 (1): 1—1340. Бибцоде:2008ПхЛБ..667....1П. дои:10.1016/ј.пхyслетб.2008.07.018. 
• С.С.M. Wонг (1998). „Нуцлеон Струцтуре”. Интродуцторy Нуцлеар Пхyсицс (2нд изд.). Неw Yорк (НY): Јохн Wилеy & Сонс. стр. 21–56. ИСБН 978-0-471-23973-4. 
• W.Е. Бурцхам, M. Јобес (1995). Нуцлеар анд Партицле Пхyсицс (2нд изд.). Лонгман Публисхинг. ИСБН 978-0-582-45088-2. 
• Р. Сханкар (1994). Принциплес оф Qуантум Мецханицс (2нд изд.). Неw Yорк (НY): Пленум Пресс. ИСБН 978-0-306-44790-7. 
• Ј. Стеинбергер (1989). „Еxпериментс wитх хигх-енергy неутрино беамс”. Ревиеwс оф Модерн Пхyсицс. 61 (3): 533—545. Бибцоде:1989РвМП...61..533С. дои:10.1103/РевМодПхyс.61.533. 
• К. Готтфриед, V.Ф. Wеисскопф (1986). „Хадрониц Спецтросцопy: Г-паритy”. Цонцептс оф Партицле Пхyсицс. 2. Оxфорд Университy Пресс. стр. 303—311. ИСБН 978-0-19-503393-9. 
• Ј.W. Цронин (1980). „ЦП Сyмметрy Виолатион—Тхе Сеарцх фор итс оригин” (ПДФ). Тхе Нобел Фоундатион. 
• V.L. Фитцх (1980). „Тхе Дисцоверy оф Цхарге—Цоњугатион Паритy Асyмметрy” (ПДФ). Тхе Нобел Фоундатион. Архивирано из оригинала (ПДФ) 09. 08. 2017. г. Приступљено 18. 11. 2014. 
• С.W. Херб; Хом, D.; Ледерман, L.; Сенс, Ј.; Снyдер, Х.; Yох, Ј.; Аппел, Ј.; Броwн, Б.; et al. (1977). „Observation of a Dimuon Resonance at 9.5 Gev in 400-GeV Proton-Nucleus Collisions”. Physical Review Letters. 39 (5): 252—255. Bibcode:1977PhRvL..39..252H. doi:10.1103/PhysRevLett.39.252. CS1 одржавање: Експлицитна употреба et al. (веза)
• J.J. Aubert; Becker, U.; Biggs, P.; Burger, J.; Chen, M.; Everhart, G.; Goldhagen, P.; Leong, J.; et al. (1974). „Experimental Observation of a Heavy Particle J”. Physical Review Letters. 33 (23): 1404—1406. Bibcode:1974PhRvL..33.1404A. doi:10.1103/PhysRevLett.33.1404. CS1 одржавање: Експлицитна употреба et al. (веза)
• J.E. Augustin; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Bulos, F.; Dakin, J.; Feldman, G.; Fischer, G.; Fryberger, D.; et al. (1974). „Дисцоверy оф а Нарроw Ресонанце ин е⁺е⁻ Аннихилатион”. Пхyсицал Ревиеw Леттерс. 33 (23): 1406—1408. Бибцоде:1974ПхРвЛ..33.1406А. дои:10.1103/ПхyсРевЛетт.33.1406. ЦС1 одржавање: Експлицитна употреба ет ал. (веза)
• M. Гелл-Манн (1964). „А Сцхематиц оф Барyонс анд Месонс”. Пхyсицс Леттерс. 8 (3): 214—215. Бибцоде:1964ПхЛ.....8..214Г. дои:10.1016/С0031-9163(64)92001-3. 
• Ахмад, Исхфаq (1965). „тхе Интерацтионс оф 200 МеВ π± -Месонс wитх Цомплеx Нуцлеи Пропосал то Студy тхе Интерацтионс оф 200 МеВ π± -Месонс wитх Цомплеx Нуцлеи” (ПДФ). ЦЕРН доцументс. 3 (5). 
• Г. Гамоw (1988) [1961]. Тхе Греат Пхyсицистс фром Галилео то Еинстеин (Репринт изд.). Довер Публицатионс. стр. 315. ИСБН 978-0-486-25767-9. 
• Е. Wигнер (1937). „Он тхе Цонсеqуенцес оф тхе Сyмметрy оф тхе Нуцлеар Хамилтониан он тхе Спецтросцопy оф Нуцлеи”. Пхyсицал Ревиеw. 51 (2): 106—119. Бибцоде:1937ПхРв...51..106W. дои:10.1103/ПхyсРев.51.106. 
• Х. Yукаwа (1935). „Он тхе Интерацтион оф Елементарy Партицлес” (ПДФ). Проц. Пхyс. Матх. Соц. Јап. 17 (48). 
• W. Хеисенберг (1932). „Üбер ден Бау дер Атомкерне И”. Зеитсцхрифт фüр Пхyсик (на језику: немачком). 77: 1—11. Бибцоде:1932ЗПхy...77....1Х. дои:10.1007/БФ01342433. ЦС1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
• W. Хеисенберг (1932). „Üбер ден Бау дер Атомкерне ИИ”. Зеитсцхрифт фüр Пхyсик (на језику: немачком). 78 (3–4): 156—164. Бибцоде:1932ЗПхy...78..156Х. дои:10.1007/БФ01337585. ЦС1 одржавање: Непрепознат језик (веза)
• W. Хеисенберг (1932). „Üбер ден Бау дер Атомкерне ИИИ”. Зеитсцхрифт фüр Пхyсик (на језику: немачком). 80 (9–10): 587—596. Бибцоде:1933ЗПхy...80..587Х. дои:10.1007/БФ01335696. ЦС1 одржавање: Непрепознат језик (веза)

Додатна литература

• „хеп-пх/0211411: Тхе лигхт сцалар месонс wитхин qуарк моделс”. арXив:абс/хеп-пх/0211411  . 

Спољашње везе

• А табле оф соме месонс анд тхеир пропертиес
• Партицле Дата Гроуп—Цомпилес аутхоритативе информатион он партицле пропертиес
• Наминг сцхеме фор хадронс (а ПДФ филе)
• Месонс маде тхинкабле, ан интерацтиве висуалисатион аллоwинг пхyсицал пропертиес то бе цомпаред
• Wхат Хаппенед то тхе Антиматтер? Фермилаб'с ДЗеро Еxперимент Финдс Цлуес ин Qуицк-Цханге Месон
• ЦДФ еxперимент'с дефинитиве обсерватион оф маттер-антиматтер осциллатионс ин тхе Бс месон