Мезоны и их свойства

С. Пауэлл (1903—1969; английский физик) с сотрудниками, подвергая на большой высоте ядерные фотоэмульсии действию космических лучей (1947), обнаружили ядер­но-активные частицы — так называемые p-мезоны (от греч. «мезос» — средний), или пионы. В том же году пионы были получены искусственно в лабораторных условиях при бомбардировке мишеней из Be, С и Сu a-частицами, ускоренными в синхроциклот­роне до 300 МэВ. p-Мезоны сильно взаимодействуют с нуклонами и атомными ядрами и, по современным представлениям, обусловливают существование ядерных сил.

Существуют положительный (p⁺), отрицательный (p^–) (их заряд равен элементар­ному заряду е) и нейтральный (p⁰) мезоны. Масса p⁺ - и p^–-мезонов одинакова и равна 273, 1 m_e масса p⁰-мезона равна 264, 1 m_e. Все пионы нестабильны: время жизни соответ­ственно для заряженных и нейтрального p-мезонов составляет 2, 6× 10^–8 и 0, 8× 10^–16 с.

Распад заряженных пионов происходит в основном по схемам

Из схем распада следует, что спины заряженных p-мезонов должны быть либо целыми (в единицах ), либо равны нулю. Спины заряженных p-мезонов, по ряду других экспериментальных данных, оказались равными нулю.

Нейтральный пион распадается на два g -кванта:

Спин p⁰-мезона, так же как и спин p⁺-мезона, равен нулю.

Исследования в космических лучах методом фотоэмульсий (1949) и изучение реак­ций с участием частиц высоких энергий, полученных на ускорителях, привели к от­крытию К -мезонов, или каонов, — частиц с нулевым спином и с массами, приблизите­льно равными 970 m_e. В настоящее время известно четыре типа каонов: положительно заряженный (К⁺), отрицательно заряженный (К ^–) и два нейтральных ( и ). Время жизни K -мезонов лежит в пределах 10^–8—10^–10 с в зависимости от их типа.