Кіріспе
Ең жеңіл мезон: 139.57039: 134.9768 Пион космологияда маңызды рөл атқарады, ғарыздық микротолқындық фонмен соқтығысқанда жоғалып кетпейтін ғарыздық сәулелердің энергиясына шектеу қойып, Грейзен-Зацепин-Кузьмин шегін анықтайды.
: 139.57039
: 134.9768
The pion also plays a crucial role in cosmology, by imposing an upper limit on the energies of cosmic rays surviving collisions with the cosmic microwave background, through the Greisen–Zatsepin–Kuzmin limit.
Тарих
Хидеки Юкаваның 1935 жылғы теориялық жұмысы мезондардың күшті ядролық күштің тасымалдаушы бөлшектері ретінде болуын болжады. Күшті ядролық күштің диапазонынан (атом ядросының радиусынан шығарылған) Юкава шамамен 100 массалық бірлікке ие бөлшектің бар екенін болжады. 1936 жылы жаңадан ашылғаннан кейін мюон (бастапқыда «му-мезон» деп аталды) осы бөлшек деп есептелді, себебі оның массасы 106-ға тең. Алайда, кейінгі эксперименттер мюонның күшті ядролық өзара әрекеттесуге қатыспағанын көрсетті. Қазіргі терминологияда бұл мюонды мезон емес, лептонға жатқызады. Дегенмен, астрофизиктердің кейбір топтары мюонды «му-мезон» деп атауды жалғастыруда. Юкава болжаған мезондардың мысалы болып табылатын пиондар кейінірек ашылды: зарядталған пион 1947 жылы, ал бейтарап пион 1950 жылы. 1947 жылы Англиядағы Бристоль университетінде Сесил Пауэлл басқарған ынтымақтастық алғашқы нағыз мезондарды – зарядталған пиондарды тапты. Ашылу туралы мақаланың авторлары төрт: Сезар Латтес, Джузеппе Оккиалини, Хью Мьюрхед және Пауэлл. Бөлшектерді үдеткіштер әлі жойылмағандықтан, жоғары энергиялы субатомдық бөлшектерді атмосфералық ғарыш сәулелерінен ғана алуға болады. Желатин күміс процесіне негізделген фотоэмульсиялар ұзақ уақыт бойы биік таулардағы орындарда, алдымен Пиренейдегі Пик-дю-Миди-де-Бигоррда, кейін Анд тауларындағы Чакальтаяда орналастырылды, онда пластиналар ғарыш сәулелерімен соқтығысты. Фотоэмульсия дамығаннан кейін, оларды шамамен ондай әйелден тұратын команда микроскоп арқылы қарап тексерді. Мариетта Курц пионның мюонға ыдырауына тән «қос мезон» іздерін алғашқы болып анықтады, бірақ олар фотоэмульсияның шетіне тым жақын болды және толық емес деп танылды. Бірнеше күннен кейін Айрин Робертс ашылу туралы мақалада жазылған пионның ыдырауынан қалған іздерді байқады. Екеуі де мақаладағы суреттердің түсіндірмелерінде көрсетілген. 1948 жылы Латтес, Юджин Гарднер және олардың командасы алғаш рет Калифорния университетінің Берклидегі циклотронында көміртек атомдарын жоғары жылдамдықты альфа бөлшектерімен бомбалау арқылы пионды жасанды түрде жасады. Теориялық жұмысты одан әрі дамытқан Риазуддин 1959 жылы пиондардағы виртуалды фотондардың Комптон шашырауының дисперсиялық қатынасын пайдаланып, олардың заряд радиусын талдады. Нейтралды пион электр заряды жоқ болғандықтан, оны зарядталған пиондарға қарағанда анықтау және бақылау қиынырақ. Нейтралды пиондар фотоэмульсияларда немесе Уилсон бұлт камераларында із қалдырмайды. Нейтралды пионның бар екендігі оның ыдырау өнімдерін ғарыш сәулелерінен, фотондармен бірге баяу электрондардың «жұмсақ компоненті» деп аталатын нәрселерді байқау арқылы болжалды. Ол 1950 жылы Калифорния университетінің циклотронында екі фотонға ыдырауын бақылау арқылы нақты анықталды. Сол жылы олар Бристоль университетіндегі ғарыш сәулелері шарларымен жүргізілген эксперименттерде де байқалды. Юкава π әрпін 介 канжи таңбасына ұқсастығы үшін таңдады, ол «аралық жасау» дегенді білдіреді. Бұл мезонның адрондар арасындағы күшті күштің тасымалдаушы бөлшегі ретінде жұмыс істейтін түсінігімен байланысты.
Мүмкін болатын қолданулар
Пиондардың медициналық сәулелік терапияда, мысалы, қатерлі ісіктерді емдеуде қолданылуы бірнеше ғылыми-зерттеу институтында зерттелді, оның ішінде Лос-Аламос Ұлттық зертханасының Мезондық физика орталығы (Нью-Мексикода 1974-1981 жылдар аралығында 228 науқасқа емдеу жасаған) және Британдық Колумбиядағы Ванкувер қаласындағы ТРИУМФ зертханасы.