Meson, jedes Mitglied einer Familie von subatomaren Teilchen, die aus einem Quark und einem Antiquark bestehen. Mesonen reagieren empfindlich auf die starke Kraft, die fundamentale Wechselwirkung, die die Bestandteile des Atomkerns zusammenhält, indem sie das Verhalten der Quarks, aus denen sie bestehen, bestimmt. Die Existenz von Mesonen wurde 1935 von dem japanischen Physiker Yukawa Hideki theoretisch vorhergesagt und 1947 von einem Team unter der Leitung des englischen Physikers Cecil Frank Powell durch die Entdeckung des Pi-Mesons (Pion) bei der Wechselwirkung kosmischer Strahlungsteilchen bestätigt. In den vergangenen Jahren wurden mehr als 200 Mesonen erzeugt und charakterisiert, die meisten davon in Experimenten mit Hochenergie-Teilchenbeschleunigern. Alle Mesonen sind instabil, ihre Lebenszeit reicht von 10-8 Sekunden bis zu weniger als 10-22 Sekunden. Auch ihre Masse ist sehr unterschiedlich und reicht von 140 Megaelektronenvolt (MeV; 106 eV) bis zu fast 10 Gigaelektronenvolt (GeV; 109 eV). Mesonen dienen als nützliches Werkzeug zur Untersuchung der Eigenschaften und Wechselwirkungen von Quarks.
Trotz ihrer Instabilität halten viele Mesonen lange genug an (einige Milliardstel Sekunden), um mit Teilchendetektoren beobachtet zu werden, was es den Forschern ermöglicht, die Bewegungen der Quarks zu rekonstruieren. Jedes Modell, das Quarks zu erklären versucht, muss das Verhalten von Mesonen korrekt erklären. Einer der ersten Erfolge des Achtfachen Weges – eines Vorläufers der modernen Quarkmodelle, die von den Physikern Murray Gell-Mann und Yuval Neʾeman entwickelt wurden – war die Vorhersage und anschließende Entdeckung des Eta-Mesons (1962). Einige Jahre später wurde die Zerfallsrate des pi-Mesons in zwei Photonen genutzt, um die Hypothese zu stützen, dass Quarks eine von drei „Farben“ annehmen können. Untersuchungen der konkurrierenden Zerfallsarten von K-Mesonen, die über die schwache Kraft auftreten, haben zu einem besseren Verständnis der Parität (die Eigenschaft eines Elementarteilchens oder physikalischen Systems, die angibt, ob sein Spiegelbild in der Natur vorkommt) und ihrer Nichterhaltung in der schwachen Wechselwirkung geführt. Die CP-Verletzung (die Verletzung der kombinierten Erhaltungssätze für Ladung und Parität) wurde zuerst im K-Meson-System entdeckt und wird derzeit in B-Mesonen (die Bottom-Quarks enthalten) untersucht.
Mesonen bieten auch eine Möglichkeit, neue Quarks zu identifizieren. Das J/psi-Teilchen, das 1974 unabhängig voneinander von Teams um die amerikanischen Physiker Samuel C.C. Ting und Burton Richter entdeckt wurde, erwies sich als ein Meson, das aus einem charm-Quark und seinem Antiquark besteht. (Bis zu diesem Zeitpunkt waren drei Quarktypen postuliert worden – up, down und strange.) Es war die erste Manifestation des Charm, einer neuen Quantenzahl, deren Existenz impliziert, dass Quarks paarweise miteinander verbunden sind. Die anschließende Entdeckung eines weiteren schweren Mesons, Upsilon genannt, offenbarte die Existenz des Bottom-Quarks und des dazugehörigen Antiquarks und gab Anlass zu Spekulationen über die Existenz eines weiteren Teilchens, des Top-Quarks. Dieser sechste Quarktyp, oder „Flavour“, wurde 1995 entdeckt. Der schlüssige Nachweis seiner Existenz war der Höhepunkt der Suche nach einem der letzten fehlenden Teile im Standardmodell der Teilchenphysik, das die fundamentalen Teilchen und ihre Wechselwirkungen beschreibt.