Pion (fisika)

Dalam fisika partikel, pion (singkatan dari Pi Meson, dilambakan dengan π) terdiri atas 3 subatomik partikel: , , dan . Setiap pion terdiri atas quark dan antiquark dan juga meson. Pion merupakan meson teringan dan berperan penting dalam menjelaskan sifat energi rendah dari gaya nuklir kuat.

Pion juga tidak stabil, dengan muatan pion  dan  meluruh dengan waktu hidup rata-rata 26 nanosekon dan pion netral  meluruh dengan waktu yang lebih singkat. Pion yang bermuatan cenderung meluruh menjadi muon dan muon neutrino, sedangkan pion netral menjadi sinar gamma.

Pion tidak dihasilkan dalam peluruhan radioaktif, tetapi umumnya dihasilkan di akselerator energi tinggi dalam tabrakan antar hadron. Semua jenis pion dihasilkan dengan proses alami ketika sinar kosmik berenergi tinggi neutron dan komponen sinar kosmik hadron lainnya berinteraksi dengan materi yang ada di atmosfer bumi. Baru-baru ini, deteksi karakteristik sinar gamma berasal dari peluruhan pion netral di dalam 2 bintang sisa supernova menunjukan bahwa pion banyak diproduksi di dalam supernova, kemungkinan besar hubungannya dengan produksi proton berenergi tinggi yang terdeteksi di bumi sebagai sinar kosmik.

Sifat dasar 
Pion, meson dengan nilai spin 0, tersusun dari quark generasi pertama. Di dalam model quark, sebuah up quark dan anti-down quark membentuk , sedangkan down quark dan anti-up quark membentuk . Pion netral  tersusun atas up quark dan anti-up quark atau down quark dan anti-quark. Kedua kombinasi memiliki kesamaan bilangan kuantum, dan karenanya mereka hanya ditemukan di superposisi. Energi superposisi terendah ini adalah , yang merupakan antipartikel itu sendiri. Bersama-sama pion membentuk triplet isospin. setiap pion, memiliki nilai isospin (I = 1) dan ketiga komponen isospin sama dengan muatannya (Iz = +1, 0 or −1).

Peluruhan muatan pion 

Meson  memiliki massa sebesar  dan masa hidup . Mereka meluruh disebabkan oleh interaksi lemah. Mode peluruhan utama sebuah pion, dengan rasio percabangan 0.999877, adalah murni peluruhan leptonik menjadi muon dan muon neutrino:

{|
|  || → ||  || + || 
|--
|  || → ||  || + || 
|}

Mode peluruhan yang paling umum kedua dari sebuah pion, dengan rasio percabangan 0.000123, juga merupakan peluruhan leptonik menjadi elektron dan elektron antineutrino. Mode inilah yang ditemukan di CERN pada tahun 1958:
{|
|  || → ||  || + || 
|--
|  || → ||  || + || 
|}

Penekanan modus elektronik, berkenaan dengan satu muonik, diberikan dengan (ke dalam koreksi radiasi) rasio setengah lebar dari pion-elektron dan reaksi peluruhan pion-muon:

dan merupakan efek spin yang dikenal sebagai penekanan helisitas.

Referensi

Link Tambahan 
 Mesons Particle Data Group
 Mesons Hyperphysics

Meson
Fisika partikel
Fisika nuklir