Pion

I pioni (comunemente abbreviati in π) sono un tipo di mesone, che sono particelle subatomiche fatte di una combinazione di quark e antiquark. Poiché gli antiquark sono antimateria, annichiliscono lo stesso tipo (noto come flavour) di quark se si avvicinano ad esso. Tuttavia, questa reazione non è istantanea, e quindi i pioni, come tutti i mesoni, possono esistere per un breve periodo di tempo. Ciò che rende i pioni diversi dagli altri mesoni è che sono fatti di un quark up e di un quark down, ognuno dei quali può essere l'antiparticella. I pioni sono significativi nella scienza perché si pensa che siano responsabili delle interazioni della forza forte che avvengono tra i nucleoni (protoni o neutroni).

Un quark up (u) e un antiquark down sono una combinazione per fare un pioneZoom
Un quark up (u) e un antiquark down sono una combinazione per fare un pione

Tre tipi di pioni

Ci sono tre tipi di pioni: π+, π-, e π0. Il +, -, o 0 sopra la π si riferisce semplicemente alla carica del pione. I π+ sono composti da un quark up e un antiquark down, mentre i π- sono composti da un quark down e un antiquark up. Poiché le antiparticelle hanno carica opposta, un π+ è positivo perché un quark up ha una carica di +2/3, e un antiquark down (i normali quark down hanno una carica di -1/3) ha una carica di +1/3. L'affermazione inversa vale per π-. π0 può essere formato con un quark up e un antiquark up, o un quark down e un antiquark down.

Portatori di forza

I portatori di forza sono particelle che sono responsabili delle forze, come l'elettromagnetismo. Come si crede che i fotoni siano responsabili della forza elettromagnetica, si crede che i mesoni siano responsabili di alcune delle interazioni a bassa energia della forza forte che avvengono tra i nucleoni. (La forza forte è anche conosciuta come forza nucleare). Ad un livello ancora più piccolo, si ritiene che i gluoni siano responsabili delle interazioni della forza forte tra i quark. Tuttavia, poiché sono fatti dei quark più leggeri (up e down), i pioni sono i mesoni più leggeri. Questo significa che (ad eccezione di π0) sono anche alcuni dei mesoni più longevi. Tuttavia, come tutti i mesoni, alla fine decadranno, o si romperanno.

Decadimento dei pioni

Il decadimento del pione produrrà sempre dei leptoni, come gli elettroni. π+ di solito decade in un muone e un neutrino muonico. π- di solito decade in un antimuone e un antineutrino muonico. I pioni neutri -π0 - di solito decadono in due fotoni altamente energizzati.

Altre forme di decadimento dei pioni

Tuttavia, c'è una certa probabilità (da <,1% a 1,2%) legata al decadimento di alcuni pioni, poiché possono anche decadere in forme diverse. Per π+, il secondo prodotto di decadimento più probabile è un positrone (un anti-elettrone) e un neutrino elettronico. π- a volte decadrà in un elettrone e un elettrone antineutrino. π0 a volte decadrà in un fotone altamente eccitato, un elettrone e un positrone. (Tieni presente che positroni ed elettroni possono annichilarsi a vicenda, e questa annichilazione produce un fotone altamente eccitato).

Decadimento dovuto alla forza debole

Poiché il decadimento dei pioni è dovuto alla forza debole, viene introdotto un altro vettore di forza. Durante il decadimento, viene creato un bosoneW+, che dura per 3x10-25 secondi. Dopo questo tempo incredibilmente breve, il bosone W+ decadrà nei leptoni in cui il pione decadrebbe naturalmente. Tuttavia, è importante fare questa distinzione, perché include la forza debole.

·         v

·         t

·         e

Particelle in fisica

Elementare

Fermioni

Quark

Leptoni

Bosoni

Calibro

Scalare

Composito

Hadrons

Barioni / Iperoni

  • Nucleone
    • Proton
    • Neutrone
  • Delta barione
  • Lambda barione
  • Sigma barione
  • Xi barione
  • Omega barione

Mesoni / Quarkonia

  • Pion
  • Mesone Rho
  • Mesone Eta
  • Eta prime
  • Mesone Phi
  • Mesone Omega
  • J/ψ
  • Mesone Upsilon
  • Mesone Theta
  • Kaon

Altri

    • Positronio
    • Muonium
    • Tauonium
    • Onia

Ipotetico

  • Gravitino
  • Gluino
  • Axino
  • Chargino
  • Higgsino
  • Neutralino
  • Sfermion
  • Axion
  • Dilaton
  • Graviton
  • Majoron
  • Fermione di Majorana
  • Monopolo magnetico
  • Tachyon
  • Neutrino sterile

Domande e risposte

D: Che cos'è un pione?


R: Un pione è un mesone, ossia una particella subatomica composta da un quark e un antiquark.

D: Quanti tipi di quark esistono?


R: Ci sono sei tipi di quark (chiamati sapori).

D: Quali due sapori si uniscono per formare un pione?


R: I due sapori che si uniscono per formare un pione sono chiamati up e down.

D: La carica del pione dipende dal tipo di quark che contiene?


R: Sì, la carica del pione dipende dal tipo di quark che contiene. Quando due quark hanno sapori diversi (alto e basso), il pione avrà una carica. Questa carica è positiva quando un quark up si accoppia con un antiquark down e negativa quando un quark down si accoppia con un antiquark up.

D: Per quanto tempo esistono i pioni carichi?


R: I pioni carichi esistono in media per circa 26 nanosecondi. I pioni neutri durano solo una piccola frazione di questo tempo.

D: Perché i pioni sono importanti per la nostra vita?


R: I pioni sono importanti per la nostra vita perché sono uno dei modi in cui le interazioni di forza forte hanno luogo tra i nucleoni come i protoni e i neutroni nella materia ordinaria, che tengono insieme il nucleo.

D: Cosa rende i mesoni carichi o neutri con la vita media più lunga?



R: I mesoni carichi o neutri con la vita media più lunga sono quelli composti da particelle cariche positive o negative chiamate adroni (particelle composte da quark).

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3