在 ざい 粒子 りゅうし 物理 ぶつり 学 がく 中 なか ,π ぱい 介 かい 子 こ 是 これ 以下 いか 三 さん 种次 じ 原子 げんし 粒子 りゅうし 之 これ 一 いち :π ぱい + 、π ぱい 0 和 わ π ぱい − 。π ぱい 介 かい 子 こ 是 ぜ 最 さい 重要 じゅうよう 的 てき 介 かい 子 こ 之 これ 一 いち ,在 ざい 揭示 けいじ 强 きょう 核 かく 力 りょく 的 てき 低能 ていのう 量 りょう 特性 とくせい 中起 なかおこし 着 ぎ 重要 じゅうよう 的 てき 作用 さよう 。
π ぱい 介 かい 子 こ 拥有0自 じ 旋 ,由 よし 第 だい 一 いち 代 だい 夸克 组成。在 ざい 夸克模型 もけい 中 ちゅう ,一个上夸克和一个反下夸克构成一个π ぱい + ,一个下夸克和一个反上夸克构成一个π ぱい − ,它们互为反 はん 粒子 りゅうし 。中性 ちゅうせい 的 てき 组合——上 じょう 夸克和 わ 反 はん 上 うえ 夸克、下 しも 夸克和 わ 反 はん 下 した 夸克组成π ぱい 0 ,它们拥有相 しょう 同 どう 的 てき 量子 りょうし 数 すう ,因 いん 而只能 のう 在 ざい 叠加 中出 なかいで 现。最低 さいてい 能 のう 量的 りょうてき 叠加是 ぜ π ぱい 0 ,它的反 はん 粒子 りゅうし 就是自己 じこ 。
π ぱい 介 かい 子 こ 轻子型 がた 衰 おとろえ 变的费曼图
π ぱい ± 介 かい 子 こ 拥有139.6MeV /c 2 的 てき 质量 ,和 わ 2.6×10-8 s的 てき 平均 へいきん 寿命 じゅみょう 。它们因 いん 弱 じゃく 作用 さよう 而衰变。主要 しゅよう 的 てき 衰 おとろえ 变形式 しき (占 うらない 99.9877%)是 ぜ 纯轻子 型 かた 衰 おとろえ 变,变成一 いち 个μ みゅー 子 こ 和 わ 一 いち 个μ みゅー 中 ちゅう 微 ほろ 子 こ 。
π ぱい +
→
μ みゅー +
+
ν にゅー μ みゅー
π ぱい −
→
μ みゅー −
+
ν にゅー μ みゅー
第 だい 二 に 种衰变模式 しき (占 うらない 0.0123%)是 ぜ 衰 おとろえ 变成一 いち 个电子 和 わ 一 いち 个电中微 ほろ 子 こ 。(由 ゆかり 欧 おう 洲 しゅう 核 かく 子 こ 研究 けんきゅう 组织在 ざい 1958年 ねん 发现)
π ぱい +
→
e+
+
ν にゅー e
π ぱい −
→
e-
+
ν にゅー e
μ みゅー M子 こ 型 がた 衰 おとろえ 变对电子型 がた 衰 おとろえ 变的抑制 よくせい 作用 さよう 的 てき 系 けい 数 すう 大 だい 约是
R
π ぱい
=
(
m
e
/
m
μ みゅー
)
2
(
M
π ぱい
2
−
M
e
2
M
π ぱい
2
−
M
μ みゅー
2
)
2
{\displaystyle R_{\pi }=(m_{e}/m_{\mu })^{2}\left({\frac {M_{\pi }^{2}-M_{e}^{2}}{M_{\pi }^{2}-M_{\mu }^{2}}}\right)^{2}}
这是一 いち 种自 じ 旋效 こう 应,称 しょう 为螺旋 らせん 抑制 よくせい 。
除 じょ 了 りょう 纯轻子 こ 型 がた 衰 おとろえ 变,还有一种由结构决定的放射性轻子型衰变。这种β べーた 衰 おとろえ 变非常 ひじょう 少 しょう 见(几率大 だい 约是10−8 ),最 さい 终生成 せいせい 一 いち 个中性 せい π ぱい 介 かい 子 こ 。
中性 ちゅうせい π ぱい 介 かい 子 こ 衰 おとろえ 变[ 编辑 ]
π ぱい 0 介 かい 子 こ 的 てき 质量稍 やや 小 しょう ,是 ぜ 135.0 MeV/c2 ,平均 へいきん 寿命 じゅみょう 则短得 とく 多 た ,是 ぜ 8.4×10-17 s。它的衰 おとろえ 变是由 よし 于电磁力 りょく 的 てき 作用 さよう 。它的主要 しゅよう 衰 おとろえ 变形式 しき (占 うらない 98.798%)是 ぜ 衰 おとろえ 变成两个光子 こうし 。
它的第 だい 二 に 种衰变方式 しき (占 うらない 1.198%)——达利茨 いばら 衰 おとろえ 变是衰 おとろえ 变成一 いち 个光子 こうし 和 わ 一 いち 对电子 、正 せい 电子 。
π ぱい 介 かい 子 こ 衰 おとろえ 变的几率在 ざい 粒子 りゅうし 物理 ぶつり 学 がく 的 まと 分 ぶん 支 ささえ ,如手 て 征 せい 微 ほろ 扰理论中 ちゅう 非常 ひじょう 重要 じゅうよう 。这个比率 ひりつ 可 か 由 ゆかり π ぱい 介 かい 子 こ 衰 おとろえ 变常量 りょう (ƒ π ぱい )表示 ひょうじ ,大 だい 约是90 MeV。
π ぱい 介 かい 子 こ
粒子 りゅうし 名称 めいしょう
粒子 りゅうし 符号 ふごう
反 はん 粒子 りゅうし 符号 ふごう
夸克 构成[1]
静止 せいし 质量 (MeV /c 2 )
I G
J P C
S
C
B'
平均 へいきん 寿命 じゅみょう (s)
一般 いっぱん 衰 おとろえ 变产物 ぶつ
(>5%)
π ぱい 介 かい 子 こ [2]
π ぱい +
π ぱい −
ud
139.570 18(35)
1−
0−
0
0
0
2.6033 ± 0.0005 × 10−8
μ みゅー + + ν にゅー μ みゅー
π ぱい 介 かい 子 こ [3]
π ぱい 0
自身 じしん
u
u
¯
−
d
d
¯
2
{\displaystyle {\tfrac {\mathrm {u{\bar {u}}} -\mathrm {d{\bar {d}}} }{\sqrt {2}}}}
[a]
134.976 6 ± 0.000 6
1−
0−+
0
0
0
8.4 ± 0.6 × 10−17
γ がんま + γ がんま
[a] ^ 由 よし 于夸克 かつ 质量非 ひ 零 れい 而不准 じゅん 确。[4]
汤川秀 しゅう 树 在 ざい 1935年 ねん 的 てき 理 り 论工作 こうさく 预测到了 りょう 存在 そんざい 携带强 つよ 核 かく 力 りょく 的 てき 介 かい 子 こ 。在 ざい 核 かく 力 りょく 的 てき 作用 さよう 范围内 ない (猜想是 ぜ 原子核 げんしかく 的 てき 半径 はんけい ),汤川秀 しゅう 树预测这种粒子 りゅうし 的 てき 质量约为100 MeV/c²。紧接着 せっちゃく ,在 ざい 1936年 ねん 发现了 りょう μ みゅー 子 こ 之 これ 后 きさき ,人 にん 们曾认为这就是 ぜ 汤川秀 しゅう 树预测的粒子 りゅうし ——它的质量是 ぜ 106 MeV/c²。但 ただし 是 ぜ ,接 せっ 下 か 来 らい 的 てき 实验表明 ひょうめい ,μ みゅー 子 こ 并不参与 さんよ 强 きょう 核 かく 力 りょく 的 てき 作用 さよう 。用 よう 现在的 てき 术语来 らい 讲,μ みゅー 子 こ 是 ぜ 一 いち 种轻子 ,而非介 かい 子 こ 。
在 ざい 1947年 ねん 第 だい 一个真正的介子——带电的 てき π ぱい 介 かい 子 こ 在 ざい 塞 ふさが 西 にし 尔·鲍威尔 、塞 ふさが 萨尔·拉 ひしげ 特 とく 斯和 わ 朱 しゅ 塞 ふさが 佩·奥 おく 基 もと 亚利尼 あま 的 てき 合作 がっさく 下 か 在 ざい 布里 ふり 斯托尔大学 がく 被 ひ 发现。由 よし 于粒子 りゅうし 加速器 かそくき 尚 なお 未 み 诞生,高 こう 能 のう 量 りょう 只 ただ 能 のう 来 き 自 じ 于大气中的 てき 宇宙 うちゅう 射 しゃ 线 。研究 けんきゅう 者 しゃ 在 ざい 很长一段时间之内都需要把感光 かんこう 乳 ちち 胶放 ひ 在 ざい 海拔 かいばつ 很高的 てき 地方 ちほう (最初 さいしょ 在 ざい 比 ひ 利 り 牛 うし 斯山的 てき 南 みなみ 日 び 比 ひ 戈 ほこ 尔峰 ,后 きさき 来 らい 搬到了 りょう 安 やす 第 だい 斯山的 てき 卡考塔 とう 亚峰 ),以让它暴露 ばくろ 在高 ありだか 能 のう 射 しゃ 线中。在 ざい 覆 くつがえ 盖好这些实验品 ひん 之 の 后 きさき ,研究 けんきゅう 者 しゃ 通 どおり 过显微 ほろ 镜观察到了 りょう 带电粒子 りゅうし 的 てき 踪影。π ぱい 介 かい 子 こ 最初 さいしょ 被 ひ 它们异常的 てき “双 そう 介 かい 子 こ ”特性 とくせい 而被确认——它们衰 おとろえ 变成另一种“介 かい 子 こ ”(μ みゅー 子 こ )。1948年 ねん ,拉 ひしげ 特 とく 斯和尤 ゆう 金 きん ·加 か 德 とく 纳采 さい 用 よう 加 か 利 り 福 ぶく 尼 あま 亚大学 がく 伯 はく 克利 かつとし 分校 ぶんこう 的 てき 粒子 りゅうし 加速器 かそくき ,用 よう α あるふぁ 粒子 りゅうし 轰击碳 原子 げんし ,成功 せいこう 地 ち 人造 じんぞう 出 で π ぱい 介 かい 子 こ
1949年 ねん ,汤川秀 しゅう 树因成功 せいこう 预测π ぱい 介 かい 子 こ 而获得 とく 诺贝尔物理学 りがく 奖 。次 つぎ 年 ねん ,鲍威尔因发展了 りょう 采 さい 用 よう 感光 かんこう 乳 ちち 胶确定 てい 粒子 りゅうし 的 てき 方法 ほうほう 也获得 とく 了 りょう 同 どう 一 いち 奖项。
由 よし 于不带电,中性 ちゅうせい π ぱい 介 かい 子 こ 相 しょう 对带电的π ぱい 介 かい 子来 こらい 说很难发现:它在感光 かんこう 乳 ちち 胶上没 ぼつ 有 ゆう 痕 こん 迹。它的存在 そんざい 是 ぜ 由 よし 它的衰 おとろえ 变产物 ぶつ 证明的 てき ——因 いん 此它被 ひ 称 しょう 为电子 和 わ 光子 こうし 的 てき “软结合 あい ”。π ぱい 0 的 てき 衰 おとろえ 变产物 ぶつ ——2个光子 こうし 在 ざい 1950年 ねん 被 ひ 伯 はく 克利 かつとし 的 てき 加速器 かそくき 确认;同年 どうねん 英国 えいこく 布里 ふり 斯托尔大学 がく 在 ざい 宇宙 うちゅう 射 しゃ 线气球 だま 实验中 ちゅう 也发现了它。
π ぱい 介 かい 子 こ 在 ざい 宇宙 うちゅう 论中也为宇宙 うちゅう 射 しゃ 线能量 りょう 增加 ぞうか 了 りょう 上限 じょうげん ——GZK极限 。
根 ね 据 すえ 现代物理 ぶつり 学 がく 对强 つよ 相互 そうご 作用 さよう 的 てき 解 かい 释(量子 りょうし 色 しょく 动力学 がく ),π ぱい 介 かい 子 こ 被 ひ 认为是 ぜ 手 て 征 せい 对称性 せい 破 やぶ 缺 かけ 的 てき 戈 ほこ 德 とく 斯通玻色子 こ 的 てき 对应粒子 りゅうし 。这解释了π ぱい 介 かい 子 こ 轻于其他介 かい 子 こ (如η いーた '介 かい 子 こ ,958 MeV/c²)的 てき 原因 げんいん 。根 ね 据 すえ 戈 ほこ 德 とく 斯通定理 ていり 的 てき 预测,如果构成它们的 てき 夸克 没 ぼつ 有 ゆう 质量(符合 ふごう 手 て 徵 ちょう 對稱 たいしょう 性 せい ),那 な 么π ぱい 介 かい 子 こ 的 てき 质量就为零 れい 。但 ただし 是 ぜ 夸克实际上 じょう 有 ゆう 一 いち 点 てん 质量,因 いん 此π ぱい 介 かい 子 こ 质量也不大 だい 。
一些國家单位发现了π ぱい 介 かい 子 こ 在 ざい 辐射疗法上 じょう 的 てき 作用 さよう 。这些单位包括 ほうかつ 洛 らく 斯阿拉 ひしげ 莫斯国家 こっか 实验室 しつ ——它用这种疗法在 ざい 1974年 ねん 至 いたり 1981年 ねん 间治疗了228位 い 病人 びょうにん [1] [2] 。
... Yukawa choose the letter π ぱい because of its resemblance to the Kanji character for 介 かい , which means "to mediate". Due to the concept that the meson works as a strong force mediator particle between hadrons.[5]