介子

1947年汤川秀树提出的概念
介子(meson)[1]自旋为整数、重子数为零的强子,参与强相互作用[2]介子由一个夸克和一个反夸克通过强相互作用结合在一起。[5][10]由于介子由夸克子粒子组成,因此它们具有一定的物理尺寸,直径约为1飞米(10−15 米),与质子、中子尺寸相当。[11]所有介子都是不稳定的,寿命从10-8秒到不到10-22秒不等。它们的质量差异也很大,从140兆电子伏特(MeV;106 eV)到近10吉电子伏特(GeV;109 eV)。[3][4]其质量范围很广,可能轻于电子,也可能远大于质子。[1][12]
介子是强子粒子家族的一部分,它们被简单地定义为由两个或更多个夸克组成的粒子。强子家族的其他成员是重子:由奇数价夸克(至少三个)组成的亚原子粒子。[8][11][13]介子的主要特征有:通常不能稳定存在,经过一定的平均寿命后就转变为另一种基本粒子自旋角动量都是
的整数倍,均属于玻色子;有的带电荷,有的呈电中性,带电介子可以衰变(有时是通过中间粒子)形成电子以及中微子,不带电荷的介子衰变可能会放出光子。[1][5]
1935年由日本物理学家汤川秀树(Hideki Yukawa)通过核力计算预言了介子的存在,1936年由美国物理学家卡尔·戴维·安德森(Carl David Anderson)等人在研究云室中宇宙线的径迹时发现介子并命名,1947年塞西尔·鲍威尔(Cecil Powell)等人利用原子核乳胶在宇宙线中发现了μ介子和π介子,1949年麦克米伦(E.McMillan)又利用加速器在实验室中得到了人工π介子。[1][9][14]
介子仅由夸克构成的粒子之间的相互碰撞得到,以短寿命产物的形式存在于自然界中。介子也可以通过高能粒子加速器中的质子、反质子或其他粒子的碰撞产生。[5][3]介子根据其夸克含量、总角动量宇称和各种其他性质(例如C宇称和G宇称)进行分类。[15]介子可能非常巨大,例如,包含粲夸克的J/Psi介子(J/ψ),于1974年由两组相互独立的物理学家[b]首次发现,它的质量为3.1 GeV/c2,大约是质子质量的3.5倍。[16]包含底夸克upsilon介子(ϒ),于1977年首次被发现,它的质量约为质子的10倍。[17]介子,可以用来重建夸克的运动,也是识别新夸克的一种方法。[3]

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