Mezon, dowolny członek rodziny cząstek subatomowych składający się z kwarka i antykwarka. Mezony są wrażliwe na siłę silną, fundamentalne oddziaływanie, które wiąże składniki jądra poprzez regulowanie zachowania kwarków wchodzących w ich skład. Przewidywane teoretycznie w 1935 r. przez japońskiego fizyka Yukawę Hideki, istnienie mezonów zostało potwierdzone w 1947 r. przez zespół kierowany przez angielskiego fizyka Cecila Franka Powella, poprzez odkrycie mezonu pi (pionu) w oddziaływaniu cząstek promieniowania kosmicznego. W ciągu ostatnich lat wyprodukowano i scharakteryzowano ponad 200 mezonów, większość z nich w wysokoenergetycznych eksperymentach w akceleratorach cząstek. Wszystkie mezony są niestabilne, a ich czasy życia wahają się od 10-8 sekundy do mniej niż 10-22 sekundy. Różnią się także masą, od 140 megaelektronowoltów (MeV; 106 eV) do prawie 10 gigaelektronowoltów (GeV; 109 eV). Mezony służą jako użyteczne narzędzie do badania właściwości i oddziaływań kwarków.

Read More on This Topic
Cząstki subatomowe: Bariony i mezony
Cząstki hadronów, zarówno stabilne jak i rezonansowe, dzielą się na dwie klasy: bariony i mezony. Pierwotnie nazwy te odnosiły się do względnych mas…

Pomimo swojej niestabilności, wiele mezonów trwa wystarczająco długo (kilka miliardowych części sekundy), aby można je było obserwować za pomocą detektorów cząstek, co umożliwia badaczom rekonstrukcję ruchów kwarków. Każdy model próbujący wyjaśnić kwarki musi poprawnie wyjaśnić zachowanie mezonów. Jednym z pierwszych sukcesów Ośmiorakiej Drogi – prekursora nowoczesnych modeli kwarków opracowanych przez fizyków Murraya Gell-Manna i Yuvala Neʾemana – było przewidzenie i późniejsze odkrycie eta-mesonu (1962). Kilka lat później szybkość rozpadu pi-mesonu na dwa fotony została wykorzystana do poparcia hipotezy, że kwarki mogą przybierać jeden z trzech „kolorów”. Badania konkurencyjnych sposobów rozpadu mezonów K, które zachodzą za pośrednictwem siły słabej, doprowadziły do lepszego zrozumienia parzystości (własność cząstki elementarnej lub układu fizycznego, która wskazuje, czy w przyrodzie występuje jej lustrzane odbicie) i jej niezachowania w oddziaływaniu słabym. Naruszenie CP (naruszenie połączonych praw zachowania związanych z ładunkiem i parzystością) zostało odkryte najpierw w układzie K-mesonów i jest badane w mezonach B (które zawierają kwarki dolne).

Mesony dostarczają również środków do identyfikacji nowych kwarków. Cząstka J/psi, odkryta niezależnie przez zespoły kierowane przez amerykańskich fizyków Samuela C.C. Tinga i Burtona Richtera w 1974 roku, okazała się być mezonem złożonym z kwarka uroczego i jego antykwarka. (Do tej pory postulowano istnienie trzech typów kwarków – kwarku dziwacznego, kwarku dolnego i kwarku dziwnego). Był to pierwszy przejaw uroku, nowej liczby kwantowej, której istnienie sugeruje, że kwarki są powiązane w pary. Późniejsze odkrycie innego ciężkiego mezonu, zwanego upsilonem, ujawniło istnienie kwarka dolnego i towarzyszącego mu antykwarka oraz dało początek spekulacjom na temat istnienia towarzyszącej mu cząstki, kwarka górnego. Ten szósty typ kwarka, czyli „smak”, został odkryty w 1995 roku. Ostateczny dowód jego istnienia zwieńczył poszukiwania jednego z ostatnich brakujących elementów Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych, który opisuje cząstki fundamentalne i ich oddziaływania.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.