Meson, en medlem av en familj av subatomära partiklar som består av en kvark och en antikvark. Mesoner är känsliga för den starka kraften, den grundläggande växelverkan som binder ihop atomkärnans beståndsdelar genom att styra beteendet hos deras ingående kvarkar. Mesonerna förutspåddes teoretiskt 1935 av den japanske fysikern Yukawa Hideki. Existensen av mesoner bekräftades 1947 av en grupp som leddes av den engelske fysikern Cecil Frank Powell genom upptäckten av pi-mesonen (pion) i växelverkan mellan partiklar från kosmisk strålning. Mer än 200 mesoner har producerats och karakteriserats under de mellanliggande åren, de flesta i experiment med högenergipartikelacceleratorer. Alla mesoner är instabila, med en livslängd som varierar från 10-8 sekunder till mindre än 10-22 sekunder. De varierar också kraftigt i massa, från 140 megaelektronvolt (MeV; 106 eV) till nästan 10 gigaelektronvolt (GeV; 109 eV). Mesoner fungerar som ett användbart verktyg för att studera kvarkarnas egenskaper och växelverkan.
Trots sin instabilitet varar många mesoner tillräckligt länge (några miljarddels sekunder) för att kunna observeras med partikeldetektorer, vilket gör det möjligt för forskare att rekonstruera kvarkarnas rörelser. Varje modell som försöker förklara kvarkar måste korrekt belysa mesonernas beteende. En av de tidiga framgångarna för Eightfold Way – en föregångare till moderna kvarkmodeller som utformades av fysikerna Murray Gell-Mann och Yuval Neʾeman – var förutsägelsen och den efterföljande upptäckten av eta-meson (1962). Några år senare användes pi-mesonens sönderfallshastighet till två fotoner för att stödja hypotesen att kvarkar kan anta en av tre ”färger”. Studier av de konkurrerande sönderfallssätten för K-mesoner, som sker via den svaga kraften, har lett till en bättre förståelse av paritet (den egenskap hos en elementarpartikel eller ett fysiskt system som anger om dess spegelbild förekommer i naturen) och dess icke-bevarande i den svaga växelverkan. CP-överträdelse (överträdelse av de kombinerade bevarandelagarna i samband med laddning och paritet ) upptäcktes först i K-mesonsystemet och undersöks för närvarande i B-mesoner (som innehåller bottenkvarkar).
Mesoner ger också ett sätt att identifiera nya kvarkar. J/psi-partikeln, som upptäcktes oberoende av varandra av grupper ledda av de amerikanska fysikerna Samuel C.C. Ting och Burton Richter 1974, visade sig vara en meson som består av en charmkvark och dess antikvark. (Fram till denna tidpunkt hade tre typer av kvarkstyper postulerats – upp, ned och strange). Det var den första manifestationen av charm, ett nytt kvanttal vars existens innebär att kvarkar är besläktade i par. Den efterföljande upptäckten av en annan tung meson, kallad upsilon, avslöjade existensen av den nedre kvarken och dess medföljande antikvark och gav upphov till spekulationer om existensen av en kompanjonpartikel, den övre kvarken. Denna sjätte kvarktyp, eller ”flavour”, upptäcktes 1995. Slutgiltiga bevis för dess existens kulminerade sökandet efter en av de sista saknade bitarna i partikelfysikens standardmodell, som beskriver de grundläggande partiklarna och deras växelverkan.