Pions
Pioni (parasti saīsināti π) ir mezonu paveids, kas ir subatomāras daļiņas, kuras sastāv no kvārku un antikvārku kombinācijas. Tā kā antikvarki ir antimatērija, tie anihilēs ar tāda paša veida (t. s. flavora) kvarkiem, ja tie pietuvosies to tuvumā. Tomēr šī reakcija nenotiek uzreiz, tāpēc pioni, tāpat kā visi mezoni, var pastāvēt neilgu laiku. Pioni no citiem mezoniem atšķiras ar to, ka tie sastāv no viena augšupvērsta kvarka un viena lejupvērsta kvarka, no kuriem katrs var būt antidaļiņa. Pioni ir nozīmīgi zinātnē, jo tiek uzskatīts, ka tie ir atbildīgi par spēcīgā spēka mijiedarbību, kas notiek starp nukleoniem (protoniem vai neitroniem).
Viens augšupvērsts kvarks (u) un viens lejupvērsts antikvarks ir viena kombinācija, lai izveidotu pionu.
Trīs pionu veidi
Pastāv trīs pionu veidi: π+ , π– un π0 . +, - vai 0 virs π vienkārši norāda uz piona lādiņu. π+ sastāv no viena augšupvērsta kvarka un viena lejupvērsta antikvarka. π- sastāv no viena lejupvērsta kvarka un viena augšupvērsta antikvarka. Tā kā antidaļiņām ir pretējs lādiņš, π+ ir pozitīvs, jo augšējais kvarks ir ar +2/3 lādiņu, bet lejējais antikvarks (parastajiem lejnajiem kvarkiem ir -1/3 lādiņa) ir ar +1/3 lādiņu. Pretējais apgalvojums attiecas uz π– . π0 var veidot ar vienu augšupvērstu kvārku un augšupvērstu antikvārku vai vienu lejupvērstu kvārku un vienu lejupvērstu antikvārku.
Spēka nesēji
Spēka nesēji ir daļiņas, kas ir atbildīgas par spēkiem, piemēram, elektromagnētismu. Tiek uzskatīts, ka fotoni ir atbildīgi par elektromagnētisko spēku, savukārt mezoni ir atbildīgi par daļu no zemākas enerģijas stipro spēku mijiedarbībām, kas notiek starp nukleoniem. (Spēcīgais spēks ir pazīstams arī kā kodola spēks). Vēl mazākā līmenī tiek uzskatīts, ka gluoni ir atbildīgi par spēcīgā spēka mijiedarbību starp kvarkiem. Tomēr, tā kā tie ir veidoti no visvieglākajiem kvarkiem (augšup un lejup), pioni ir visvieglākie mezoni. Tas nozīmē, ka (izņemot π0 ) tie ir arī vieni no visilgāk dzīvojošajiem mezoniem. Tomēr, tāpat kā visi mezoni, arī tie galu galā sabrūk jeb sadalās.
Pionu sabrukums
Pionu sabrukšanas rezultātā vienmēr rodas leptoni, piemēram, elektroni. π+ parasti sabrūk vienā mionā un vienā mionu neitrīno. π– parasti sadalās vienā antimuonā un vienā mionu antineitrīno. Neitrālie pioni - π0 - parasti sadalās divos ļoti enerģētiskos fotonos.
Citi pionu sabrukšanas veidi
Tomēr pastāv zināma varbūtība (no <,1 % līdz 1,2 %), ka daži pioni sabrūk, jo tie var sabrukt arī dažādās formās. Attiecībā uz π+ otrs visticamākais sabrukšanas produkts ir viens pozitrons (antielektrons) un viens elektronu neitrīno. π– dažkārt sadalās vienā elektronā un vienā elektronu antineitrīno. π0 dažreiz sadalās vienā ļoti enerģētiskā fotonā, vienā elektronā un vienā pozitronā. (Jāatceras, ka pozitroni un elektroni var savstarpēji anihilēt, un šīs anihilācijas rezultātā rodas ļoti enerģētisks fotons).
Sadalīšanās vājā spēka dēļ
Tā kā pionu sabrukumu izraisa vājais spēks, tiek ieviests vēl viens spēka nesējs. Sabrukšanas laikā rodas W+ bozons, kas ilgst 3x10−25 sekundes. Pēc šī neticami īsā laika W+ bozons sabrūk leptonos, kuros pions dabiski sabrūk. Tomēr šo atšķirību ir svarīgi nošķirt, jo tā ietver vājos spēkus.
| · v · t · e Daļiņas fizikā | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Kompozīts |
| ||||||||||||
| |||||||||||||
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir pions?
A: Pions ir mezons - subatomāra daļiņa, kas sastāv no viena kvarka un viena antikvarka.
J: Cik ir kvārku veidu?
A: Ir seši kvarku veidi (tos sauc par flavoriem).
Kādi divi flavori kopā veido pionu?
A: Divas flavūras, kas kopā veido pionu, sauc par augšējo un apakšējo.
Vai piona lādiņš ir atkarīgs no tā, kāda veida kvarki to satur?
A: Jā, piona lādiņš ir atkarīgs no tā sastāvā esošo kvārku veida. Ja diviem kvarkiem ir dažādas garšas (augšup un lejup), pionam būs lādiņš. Šis lādiņš ir pozitīvs, ja augšupvērstais kvarks savienojas pārī ar lejupvērsto antikvārku, un negatīvs, ja lejupvērstais kvarks savienojas pārī ar augšupvērsto antikvārku.
Jautājums: Cik ilgi eksistē uzlādēti pioni?
A: Uzlādēti pioni eksistē vidēji aptuveni 26 nanosekundes. Neitrālie pioni ilgst tikai nelielu daļu no šī laika.
Jautājums: Kāpēc pioni ir nozīmīgi mūsu dzīvē?
A: Pioni ir nozīmīgi mūsu dzīvē, jo tie ir viens no veidiem, kā notiek spēcīgā spēka mijiedarbība starp nukleoniem, piemēram, protoniem un neitroniem parastajā vielā, kas tur kodolu kopā.
J: Kas padara uzlādētus vai neitrālus mezonus ar visilgāko vidējo dzīves ilgumu?
A: Uzlādēti vai neitrāli mezoni ar visilgāko vidējo mūža ilgumu ir tie, ko veido pozitīvi vai negatīvi uzlādētas daļiņas, ko sauc par hadroniem (daļiņas, ko veido kvarki).
