مزون

تاریخچه

از نظر ملاحظات نظری، در سال ۱۹۳۴ هیکی یوکوا [۵] [۶] وجود و توزیع تقریبی "مزون" را به عنوان حامل نیروی هسته‌ای که هسته اتمی را با هم نگه می‌دارد پیش‌بینی کرد. اگر هیچ نیروی هسته‌ای وجود نداشته باشد، تمام هسته‌ها با دو یا چند پروتون به علت انفجار الکترومغناطیسی از بین می‌روند. یوکوا ذرات حامل خود را مزون، از μέσος mesos، کلمه یونانی برای "متوسط" نامید، زیرا توده پیش‌بینی آن بین الکترون و پروتون است که تقریباً ۱۸۳۶ برابر جرم الکترون است. یوکوا ابتدا ذرات خود را "مزوترون" نامید، اما توسط ورنر هایزنبرگ (که پدرش استاد یونانی در دانشگاه مونیخ بود) اصلاح شد. ورنر هایزنبرگ اشاره کرد که در کلمه یونانی "mesos" هیچ "tr" وجود ندارد. [۷]
اولین کاندیدای مزون یوکوا که در اصطلاح شناختی مدرن به عنوان مونی شناخته شده بود، در سال ۱۹۳۶ توسط کارل دیوید اندرسون و دیگران در محصولات فروپاشی تعاملات اشعه کیهانی کشف شد. موزون در مورد جرم مناسب به عنوان حامل نیروی هسته‌ای یوکوا بود، اما طی دهه آینده مشخص شد که این ذره مناسب نیست. در نهایت متوجه شدیم که "mu mezon" در تعامل قوی هسته‌ای شرکت نکرد، بلکه به عنوان یک نسخه سنگین الکترون عمل کرد و در نهایت به عنوان یک لپتون مانند الکترون، به جای یک مزون طبقه‌بندی شد. فیزیکدانان در این انتخاب تصمیم گرفتند که خواص غیر از توده ذرات، باید طبقه‌بندی خود را کنترل کنند.
در طول جنگ جهانی دوم (۱۹۳۹–۴۵) سال‌ها تأخیر در تحقیقات ذرات زیر اتمی وجود داشت. اکثر فیزیکدانان در پروژه‌های کاربردی برای شرایط ضروری جنگی مشغول به کار بودند. هنگامی که جنگ در اوت ۱۹۴۵ به پایان رسید، بسیاری از فیزیکدانان به تدریج به تحقیقات صلح بازگشته‌اند. نخستین مزون واقعی که باید کشف شود، چیزی است که بعداً «پیک مازون» (یا پیه) نامیده می‌شود. این کشف در سال ۱۹۴۷ توسط سیسیل پاول، سزار لاتس و جوزپه اوکالیالینی انجام شد که محصولات برفی کیهانی در دانشگاه بریستول انگلستان را بر اساس فیلم‌های عکاسی که در کوه‌های اند قرار داشتند، مورد بررسی قرار دادند. بعضی از این مزون‌ها در حدود جرمی مشابه با meson شناخته شده بودند، اما به نظر می‌رسید به آن فروریختن، منجر فیزیکدان رابرت مارشک به فرض در سال ۱۹۴۷ که در واقع یک مزون جدید و متفاوت است. در طول چند سال آینده، آزمایش‌های بیشتری نشان داد که پیون واقعاً در تعاملات قوی دخیل بود. اعتقاد بر این، پیون (به عنوان یک ذره مجازی)، نیروی اصلی برای نیروی هسته‌ای در هسته اتمی است. دیگر مزونها، مانند مزون مجازی مجازی، در میانجیگری این نیرو نیز مشارکت دارند، اما به میزان کمتری. پس از کشف پیون، یوکوا در سال ۱۹۴۹ جایزه نوبل فیزیک را برای پیش بینی‌هایش اهدا کرد.
در گذشته، واژه مزون گاهی اوقات به معنی هر حامل نیرویی مانند "Z0 meson" بود که در مداخله تعامل ضعیف دخیل بود. [۸] با این حال، این استفاده نادرست از نفع کاهش یافته‌است، و مزون‌ها در حال حاضر به عنوان ذرات تشکیل شده از جفت کوارک‌ها و ضدکوارک‌هاها تعریف شده‌است.

طبقه‌بندی

مونون‌ها به دسته‌های ایزوپین ( I )، کل حرکت زاویه ای ( J ), parity (فیزیک) ( P ), G-parity ( G ) یا C-parity ( C ) هنگامی که قابل اجرا است، و کوارک (q) محتوا. قوانین طبقه‌بندی توسط گروه داده‌های ذرات تعریف شده‌اند و پیچیده هستند. قوانین زیر در فرم جدول برای سادگی ارائه می‌شوند.

مزون‌های عجیب و غریب

شواهد تجربی برای ذراتی که هادرون هستند (یعنی از کوارکها تشکیل شده‌است) و با خنثی رنگ با صفر صفر باریون وجود دارد و بنابراین با تعریف مرسوم مزونها است. با این حال، این ذرات از یک جفت کوارک-ضد کوارک تشکیل نمی‌شوند، همان‌طور که همه مزون‌های متعارف دیگر مورد بحث قرار گرفته‌است. یک رده پیش‌بینی برای این ذرات مزون عجیب است.
حداقل پنج تن رزونانس عجیب و غریب مزون وجود دارد که توسط دو یا چند آزمایش مستقل تأیید شده‌است. از لحاظ آماری مهمترین آن‌ها Z (4430) است که توسط آزمایش Belle Experiment در سال ۲۰۰۷ کشف شده و تأیید شده توسط LHCb در سال ۲۰۱۴ می‌باشد. این یک نامزد برای tetraquark: یک ذره متشکل از دو کوارک و دو مقاله اصلی در مورد رزونانس ذرات دیگر که نامزدها برای مزون‌های عجیب و غریب هستند را ببینید.