Pion

Tři typy pionů

Existují tři typy pionů: π⁺ , π^– a π⁰ . Písmena +, - nebo 0 nad π jednoduše označují náboj pionu. π⁺ se skládá z jednoho kvarku nahoru a jednoho antikvarku dolů. π^- se skládá z jednoho kvarku dolů a jednoho antikvarku nahoru. Protože antičástice mají opačný náboj, je π⁺ kladný, protože up kvark má náboj +2/3, a down antikvark (normální down kvarky mají náboj -1/3) má náboj +1/3. Opačné tvrzení platí pro π^– . π⁰ může být tvořen jedním up kvarkem a up antikvarkem, nebo jedním down kvarkem a jedním down antikvarkem.

Nosiče sil

Nosiče sil jsou částice, které jsou zodpovědné za síly, jako je například elektromagnetismus. Stejně jako se předpokládá, že fotony jsou zodpovědné za elektromagnetickou sílu, předpokládá se, že mezony jsou zodpovědné za některé interakce silných sil s nižší energií, které probíhají mezi nukleony. (Silná síla je také známá jako jaderná síla). Na ještě menší úrovni se předpokládá, že gluony jsou zodpovědné za interakce silné síly mezi kvarky. Protože jsou však tvořeny nejlehčími kvarky (nahoru a dolů), jsou piony nejlehčími mezony. To znamená, že (s výjimkou π⁰ ) patří také k nejdéle žijícím mezonům. Stejně jako všechny mezony se však nakonec rozpadnou nebo se rozpadnou.

Pionový rozpad

Při rozpadu pionů vždy vznikají leptony, například elektrony. π⁺ se obvykle rozpadá na jeden mion a jedno mionové neutrino. π^– se obvykle rozpadne na jeden antimuon a jedno mionové antineutrino. Neutrální piony -π⁰ - se obvykle rozpadají na dva vysoce energetické fotony.

Další formy rozpadu pionů

S rozpadem některých pionů je však spojena určitá pravděpodobnost (od <,1 % do 1,2 %), protože se mohou rozpadat i na jiné formy. Pro π⁺ , druhým nejpravděpodobnějším produktem rozpadu je jeden pozitron (antielektron) a jedno elektronové neutrino. Někdy se π^– rozpadá na jeden elektron a jedno elektronové antineutrino. π⁰ se někdy rozpadne na jeden vysoce energetický foton, jeden elektron a jeden pozitron. (Nezapomeňte, že pozitrony a elektrony mohou navzájem anihilovat a při této anihilaci vzniká vysoce energetický foton).

Rozpad vlivem slabé síly

Protože rozpad pionů je způsoben slabou silou, zavádí se další nosič síly. Během rozpadu vzniká boson W ⁺, který trvá 3x10⁻²⁵ sekund. Po této neuvěřitelně krátké době se boson W⁺ rozpadne na leptony, na které by se pion přirozeně rozpadl. Je však důležité tento rozdíl rozlišit, protože zahrnuje slabou sílu.