Պիոններ

Պիոններ, 
  
    
      
        π
      
    
    {\displaystyle \pi }
  -մեզոններ, պի-մեզոններ, երեք անկայուն տարրական մասնիկներից կազմված խումբ, այդ մասնիկներից երկուսը (
  
    
      
        
          π
          
            +
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{+}}
   և 
  
    
      
        
          π
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{-}}
  ) լիցքավորված են, իսկ երրորդը (
  
    
      
        
          π
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{0}}
  ) չեզոք է։


== Կառուցվածք ==
Պիոնները միջուկային ուժերի դաշտի քվանտներ են և իրականացնում են, մասնավորապես, նուկլոնների կապը ատոմային միջուկում։ 
  
    
      
        
          π
          
            +
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{+}}
   և 
  
    
      
        
          π
          
            −
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{-}}
   մեզոնները կազմում են մասնիկ-հակամասնիկ զույգ միմյանց նկատմամբ, այդ պատճառով դրանց կյանքի տևողությունները (
  
    
      
        τ
      
    
    {\displaystyle \tau }
  ) և զանգվածները (
  
    
      
        m
      
    
    {\displaystyle m}
  ) միևնույնն են․

  
    
      
        
          τ
          
            π
          
          
            +
          
        
        =
        
          τ
          
            π
          
          
            −
          
        
        =
        (
        2
        ,
        6024
        ±
        0
        ,
        0024
        )
        ∗
        
          10
          
            −
            8
          
        
      
    
    {\displaystyle \tau _{\pi }^{+}=\tau _{\pi }^{-}=(2,6024\pm 0,0024)*10^{-8}}
   վրկ,

  
    
      
        
          m
          
            π
          
          
            +
          
        
        =
        
          m
          
            π
          
          
            −
          
        
        =
        (
        139
        ,
        5688
        ±
        0
        ,
        0064
        )
      
    
    {\displaystyle m_{\pi }^{+}=m_{\pi }^{-}=(139,5688\pm 0,0064)}
     ՄԷվ/
  
    
      
        
          c
          
            2
          
        
        ≈
        264
        
          m
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle c^{2}\approx 264m_{e}}
  (
  
    
      
        
          m
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle m_{e}}
  -ն էլեկտրոնի զանգվածն է, 
  
    
      
        c
      
    
    {\displaystyle c}
  -ն՝ լույսի արագությունը)։ 
  
    
      
        
          π
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{0}}
  -ն նույնական է իր հակամասնիկին, այսինքն՝ բացարձակ չեզոք մասնիկ է․

  
    
      
        
          τ
          
            π
          
          
            0
          
        
        =
        (
        0
        ,
        84
        ±
        0
        ,
        10
        )
        ,
        
          10
          
            −
            16
          
        
      
    
    {\displaystyle \tau _{\pi }^{0}=(0,84\pm 0,10),10^{-16}}
   վրկ,

  
    
      
        
          m
          
            π
          
          
            0
          
        
        =
        (
        134
        ,
        9645
        ±
        0
        ,
        0074
        )
      
    
    {\displaystyle m_{\pi }^{0}=(134,9645\pm 0,0074)}
   ՄԷվ/
  
    
      
        
          c
          
            2
          
        
        ≈
        264
        
          m
          
            e
          
        
      
    
    {\displaystyle c^{2}\approx 264m_{e}}
  :Պիոնների սպինը զրո է, իզոտոպ սպինը՝ մեկ (կազմում են իզոտոպ տրիպլետ)։ Պիոնների բարիոնային լիցքը և տարօրինակությունը հավասաար են զրոյի։


== Պիոնների հայտնագործումը ==
Ուժեղ փոխազդեցությունների կարճահեռ բնույթն ու մեծ ուժը բացատրելու համար Հիդեկի Յուկավան 1935 թվականին կանխագուշակեց պիոնների գոյությունը, որոնք, ըստ նրա ենթադրության, էլեկտրոններից մոտավորապես 200-300 անգամ ծանր պետք է լինեին։ 1936 թվականին տիեզերական ճառագայթներում հայտնաբերվեց այդպիսի զանգվածով մի մասնիկ, սակայն հետազոտությունները ցույց տվեցին, որ դրան հատուկ չէ սպասվող ուժեղ փոխազդեցությունը, և այն կոչվեց մյուսն։ 1947-ին Ս․ Պաուելը և ուրիշներ ֆոտոմիջուկային էմուլսիաների մեթոդով տիեզերական ճառագայթներն ուսումնասիրելիս հայտնաբերեցին լիցքավորված պիոններ, գրանցելով դրանց հետևյալ տրոհումը․

  
    
      
        
          π
          
            +
          
        
        =
        
          μ
          
            +
          
        
        +
        
          ν
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{+}=\mu ^{+}+\nu _{\mu }}
  (
  
    
      
        
          ν
          
            μ
          
        
      
    
    {\displaystyle \nu _{\mu }}
  -ն մյուոնային նեյտրինոն է)։
Չեզոք 
  
    
      
        
          π
          
            0
          
        
      
    
    {\displaystyle \pi ^{0}}
  -մեզոնները փորձով հայտնաբերվել են միայն 1950 թվականին։


== Մասնակցությունը հիմնարար փոխազդեցություններին ==
Պիոնները մասնակցում են բոլոր հայտնի փոխազդեցություններին՝ ուժեղ, էլեկտրամագնիսական, թույլ և գրավիտացիոն։
Պիոնների գրավիտացիոն փոխազդեցությունն աննշան է և չի ուսումնասիրված։
Պիոնների համար ամենաբնորոշը ուժեղ փոխազդեցությունն է։ Լինելով ուժեղ փոխազդող մասնիկներից՝ հադրոններից թեթևագույնը, պիոններն էական դեր են կատարում միջուկային և տարրական մասնիկների ֆիզիկայում։ Դրանք առատորեն ծնվում են արագացուցիչներում ստացվող կամ տիեզերական ճառագայթներում գոյություն ունեցող բարձր էներգիայի մասնիկների բախումների ժամանակ (լաբորատորիաներում կամ մթնոլորտում)։ Ուժեղ փոխազդեցության պրոցեսներից են պիոնների ցրումը նուկլոններից, հականուկլոնների և նուկլոնների անիհիլացումը՝ պիոնների առաջացումով, տարօրինակ մասնիկների ծնումը պիոններից և այլն։
Թույլ փոխազդեցությամբ են պայմանավորված լիցքավորված պիոնների բոլոր տրոհումները, ինչպես նաև դրանց առաջացումը ավելի ծանր մասնիկների, օրինակ, 
  
    
      
        k
      
    
    {\displaystyle k}
  -մեզոնի տրոհման ժամանակ՝

  
    
      
        K
        →
        π
        +
        π
      
    
    {\displaystyle K\rightarrow \pi +\pi }
  ։էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության օրինակ է չեզոք պիոնի հիմնական տրոհումը երկու 
  
    
      
        γ
      
    
    {\displaystyle \gamma }
  -քվանտի՝

  
    
      
        
          π
          
            0
          
        
        →
        γ
        +
        γ
      
    
    {\displaystyle \pi ^{0}\rightarrow \gamma +\gamma }
  ։


== Պիոնների դերը միջուկում ==
Պիոնները, չնայած կյանքի կարճ տևողությանը, էլեկտրոնների նման կարող են պտտվել միջուկների շուրջը և կազմել մեզոատոմներ։ Ըստ արդի տեսության, պիոնները կազմված են ավելի տարրական մասնիկներից՝ մի քվարկից և մի հակաքվարկից։


== Կիրառություններ ==
Պիոնի փոխազդեցության երևույթները կարևոր նշանակություն ունեն միկրոաշխարհի տարբեր պրոցեսների ուսումնասիրման համար։ Հատուկ արագացուցիչներից՝ «մեզոնային ֆաբրիկաներից» ստացվող պիոնների փնջերը կիրառվում են ճառագայթային թերապիայում։