**Pionit** eli *\pi-mesonit* ovat mesoneihin kuuluvia hiukkasia. Pioneita on kolme erilaista, jotka eroavat toisistaan sähkövarauksen osalta, ja niitä kuvaavat symbolit ovat π0, π+ ja π−. Ne ovat mesoneista keveimpiä ja niillä ennustetaankin olevan suuri vahvan vuorovaikutuksen vaikutusala. 

Pionit kuuluvat muiden mesonien tavoin hadroneihin. Nykyisen käsityksen mukaan pionit koostuvat yhdestä kvarkista ja yhdestä antikvarkista.

Historia
--------

Pionien olemassaolon ennusti japanilainen hiukkasfyysikko Hideki Yukawa vuonna 1935, jolloin hän esitti idean vahvaa vuorovaikutusta välittävästä hiukkasesta, jota nykyään kutsutaan pioniksi.   Ensimmäinen kokeellinen todiste pionin olemassaolosta löydettiin, kun vuonna 1947 brittiläinen ydinfyysikko Cecil Powell Bristolin yliopistosta alaisineen suoritti korkeaenergisen kosmisen säteilyn tutkimusta ydinreaktion valokuvausmenetelmällä.  He havaitsivat π+- ja π−-pionit. Myöhemmin havaittiin π0-pionit hiukkaskiihdytinkokeissa.

Ominaisuudet
------------

### Rakenne

Koska pionit koostuvat kvarkeista, ne kuuluvat hadroneista muodostuvaan "hiukkasperheeseen". Pionit kuuluvat mesoneihin, sillä ne koostuvat yhdestä kvarkista ja yhdestä antikvarkista, kun taas toinen hadronien ryhmä, baryonit, muodostuu kolmesta kvarkista.
Pionien spinluku on nolla, joten ne kuuluvat myös bosoneihin.

### Pionien hajoaminen

Feynmanin diagrammi esittää π+-pionin hajoamista heikkoa vuorovaikutusta välittävän W-bosonin avulla antimyoniksi ja myonin neutriinoksi.
Pionien elinaika on melko lyhyt, ja ne hajoavat nopeasti heikon vuorovaikutuksen johdosta muiksi hiukkasiksi. Yleisimmin pioni hajoaa myoniksi ja sen antineutriinoksi tai antimyoniksi ja myonin neutriinoksi. π+- ja π−-pionien säteilyä voidaan kuvata hajoamisyhtälöillä 

{\displaystyle \pi ^{-}\rightarrow \mu ^{-}+{\vec {\nu }}\_{\mu }}
{\displaystyle \pi ^{+}\rightarrow \mu ^{+}+\nu \_{\mu }},
missä \scriptstyle \mu  on myoni, {\displaystyle \scriptstyle \mu ^{+}}antimyoni, {\displaystyle \scriptstyle \nu \_{\mu }} myonin neutriino ja {\displaystyle \scriptstyle {\vec {\nu }}\_{\mu }} myonin antineutriino. 

Harvinaisempi hajoamismoodi π+- ja π−-pioneille on hajoaminen elektroniksi ja tämän antineutriinoksi tai positroniksi ja elektronin neutriinoksi. Tällaista hajoamista kuvataan yhtälöillä 

{\displaystyle \pi ^{-}\rightarrow e^{-}+{\vec {\nu }}\_{e}}
{\displaystyle \pi ^{+}\rightarrow e^{+}+\nu \_{e}},
missä \scriptstyle e on elektorni, {\displaystyle \scriptstyle e^{+}} positroni, {\displaystyle \scriptstyle \nu \_{e}} elektronin neutriino ja {\displaystyle \scriptstyle {\vec {\nu }}\_{e}} elektronin antineutriino.

Neutraali pioni π0 hajoaa muiksi hiukkasiksi sähkömagneettisen vuorovaikutuksen takia. Yleisin neutraalin pionin hajoamismoodi on siroaminen kahdeksi fotoniksi 

{\displaystyle \pi ^{0}\rightarrow \gamma +\gamma },
missä \gamma on fotoni.

Harvinaisempi neutraalin pionin hajoamismoodi on säteily elektroniksi, positroniksi ja fotoniksi:

{\displaystyle \pi ^{0}\rightarrow e^{-}+e^{+}+\gamma }.

Lähteet
-------

1. 1 2  Particle Data Group – Mesons (pdf) *pdg.lbl.gov*.  (englanniksi)
2. ↑  HyperPhysics – pion (html) *hyperphysics.phy-astr.gsu.edu*.  (englanniksi)
3. ↑  Science Encyclopedia – Subatomic Particles (html) (Kappale "Pion, muons, and kaons") *science.jrank.org*.  (englanniksi)
4. ↑  University of Surrey, Department of Physics – Mesons (html) *ph.surrey.ac.uk*.  (englanniksi)
5. ↑  M. K. Sundaresan: "1", *Handbook of Particle Physics*. Kappale "Pion Discovered". CRC Press, 2001. ISBN 0-8493-0215-3. (englanniksi)
6. ↑  David Griffths: "1.5", *Introduction To Elementary Particles*. Wiley, 1987. ISBN 0-471-60386-4. (englanniksi)

Hiukkaset fysiikassa

| Alkeishiukkaset
Hiukkasfysiikan standardimallin mukaan alkeishiukkasia ovat kvarkit, leptonit ja bosonitHiukkasfysiikan standardimallin mukaan alkeishiukkasia ovat kvarkit, leptonit ja bosonit |
| --- |
| Fermionit | 

|  |  |
| --- | --- |
| Kvarkit | - ylöskvarkki (u)
- ylös-antikvarkki (u)
- alaskvarkki (d)
- alas-antikvarkki (d)
- lumokvarkki (c)
- lumo-antikvarkki (c)
- outokvarkki (s)
- outo-antikvarkki (s)
- huippukvarkki (t)
- huippu-antikvarkki (t)
- pohjakvarkki (b)
- pohja-antikvarkki (b) |
| Leptonit | e− ·  e+ ·  μ− ·  μ+ ·  τ− ·  τ+ ·  ve  ·  ve ·  vμ  ·  vμ ·  vτ  ·  vτ |

 |
| Bosonit | 

|  |  |
| --- | --- |
| Mittabosonit | γ ·  g ·  W± ·  Z |
| Skalaaribosonit | H0 |

 |
| Hypoteettiset | 

|  |  |
| --- | --- |
| Superpartnerit | Aksiino ·  Chargiino ·  Fotiino ·  Gluiino ·  Gravitiino ·  Higgsiino ·  Neutraliino ·  Sfermionit |
| Muut | A0 ·  Dilatoni ·  G ·  m ·  Majoroni ·  Takyoni ·  W'  ·  Z' ·  X ·  Y ·  Steriili neutriino ·  Preoni |

 |
| Yhdistelmähiukkaset |
| Hadronit | 

|  |  |
| --- | --- |
| Baryonit | N (p ·  n) Δ ·  Λ ·  Σ ·  Ξ ·  Ω |
| Mesonit | π ·  ρ ·  η ·  η′ ·  φ ·  ω ·  J/ψ ·  ϒ ·  θ ·  K ·  B ·  D ·  T |

 |
| Muut | Atomi ·  Atomiydin ·  Dikvarkki ·  Eksoottinen atomi (Positronium ·  Myonium ·  Tauonium) ·  Molekyyli ·  Pentakvarkki ·  Tetrakvarkki |
| Hiukkaslöytöjen aikajana |