პიონი

პიონი, $\pi$-მეზონი, პი-მეზონი (ბერძ. mesos — „საშუალო, საშუალედო“) — სამი სახის სუბატომური ნაწილაკები. პიონებს მიეკუთვნება π⁺, π^- და π⁰. სამივე მათგანი შედის ძლიერად ურთიერთქმედი ნაწილაკების, ჰადრონების კლასში. ჰადრონების კლასის ნაწილაკებს შორის ისინი ყველაზე მსუბუქები არიან. პიონები ელექტრონებზე დაახლოებით ორასსამოცდაათჯერ მძიმენი არიან ხოლო პროტონზე შვიდჯერჯერ მსუბუქენი. ვინაიდან და რადგანაც პიონების სპინი არის ნულის ტოლი ისინი მიეკუთვნებიან ბოზონებს ანუ ემორჩილებიან ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკას.

ისტორია

იაპონელმა მეცნიერმა ჰიდეკი იუკავამ იწინასწარმეტყველა მათი, როგორც ბირთვული ძალების გადამტანის არსებობა 1935 წელს. 1947 წელს პირველი დამუხტული პიონები კოსმოსურ სხივებში იპოვეს ინგლისელმა მეცნიერებმა ბრისტოლის უნივერსიტეტში, ინგლისში. ეს მეცნიერები იყვნენ:ცეზარ ლატესი, სესილ ფრენკ პაუელი და ჯუზეპე ოკიალინი. დამუხტული პიონებისაგან განსხვავებით ( π⁺, π^-) ნეიტრალური პიონის აღმოჩენა და დაკვირვება შედარებით რთული იყო, რადგან მას არ ჰქონდა მუხტი. პირველად π⁰-მეზონზე დაკვირვება მოახერხეს 1950 წელს კალიფორნიის უნივერსიტეტში.

მეზონების არსებობის თეორიის შემუშავებისათვის, 1949 წელს ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკის დარგში გახდა ჰიდეკი იუკავა.ლაბორატორიულ პირობებში პიონები პირველად მიიღეს ბერკლის ამაჩქარებელზე 1948 წელს აშშ-ში.

პიონების ძირითადი თვისებები

პიონები მონაწილეობენ ელექტრულ ნაწილაკთა შორის არსებულ ყველა ურთიერთქმედებაში:ძლიერში, ელექტრომაგნიტურში, სუსტსა და გრავიტაციულში. პიონების ელემენტარული მუხტი $Q$ განსხვავებულია სამივე პიონთა ჯგუფის შემთხვევაში: π⁺-მეზონებისათვის უდრის +1; π^--მეზონებისათვის იგი არის -1; ხოლო π⁰-მეზონებისთვის 0-ის ტოლია. პიონების შინაგანი ლუწობა $P=1$, ხოლო $B$ ბარიონული მუხტი და $S$ უცნაურობა $0$-ის ტოლია. π⁺ და π^- ერთმანეთის ანტინაწილაკებია. სწორედ ამის გამო მათი მასები და სიცოცხლის ხანგრძლიოვა ერთნაირია:

• $m$_{π ⁺} $=m$_π^-$=(139.5688\pm 0.0064$) = მეგევ/$c$² ≈ $264m$_e
• $r$_{π ⁺} $=r$_π^-$=(2.6024\pm 0.0024\times 10^{-8}$წმ

სადაც $c$ არის სინათლის სიჩქარე, ხოლო $m$_e არის ელექტრონის მასა.

პიონების იზოტოპური სპინი $I=1$ და ისინი ტრიპლეტს წარმოქმნიან.

პიონთა ურთიერთქმედება

ყველაზე მეტად პიონებისათვის ძლიერი ურთიერთქმედებაა დამახასიათებელი, რაც ხასიათდება მაქსიმალური სიმეტრიით და ძალთა ქმედების მცირე რადიუსით. ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება პიონების ძალთა ურთერთქმედებაზე რამდენიმე ათასჯერ მცირეა.

პიონთა ელექტრომაგნიტურ ურთიერთქმედებათა შორის ყველაზე სრულად შესწავლილია ელექტრონების და ფოტონების მეშვეობით მათი დაბადების პროცესები. π⁰-მეზონების დაშლის ანუ არასტაბილურობის გამომწვევი მიზეზი არის ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედება.

მნიშვნელოვან როლს ასრულებს π-მეზონების ფიზიკაში სუსტი ურთიერთქმედება, რომელთა გამოც განპირობებულია π⁺ და π^--მეზონების არასტაბილურობა. ასევე სუსტი ურთიერთქმედება არის უცნაური ნაწილაკების პიონებად დაშლის მიზეზი. დაშლის პროცესების შესწავლამ მრავალ ფუნდამენტურ აღმოჩენამდე მიგვიყვანა. სუსტი ურთიერთქმედების ზეგავლენით მიმდინარე პროცესებში ირღვევა სივრცითი ლუწობის შენახვის კანონი, სიცოცხლის დიდი ხანგრძლივობის მქონე $R$^o_L-მეზონის დაშლის პროცესში ირღვევა კომბინირებული ლუწობის შენახვის კანონი.

ლიტერატურა

• ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 8, თბ., 1984. — გვ. 63-64.
• ლიტ.:Фрауэнфельдер Г., Хенли Э., Субатомная физика, пер. с.англ., М., 1979

რესურსები ინტერნეტში

• Mesons at the Particle Data Group