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 e)и нейтральный (p°) мезоны. Масса p⁺и p^--мезонов одинакова и равна 273,lm_e, масса p°-мезона равна 264,1m_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

(271.1) (271.2)

где мюоны испытывают дальнейший распад по рассмотренным выше схемам (270.1) и (270.2). Из схем распада (271.1) и (271.2) 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 p°-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 K-мезовов, или каонов, — частиц с нулевым спином и с массами, приблизите льно равными 970m_e. В настоящее время известно четыре типа каонов: положительно заряженный (К⁺),отрицательно заряженный (К^-) и два нейтральных (К° и К̃°). Время жизни K-мезонов лежит в пределах 10^-8 —10^-10 с в зависимости от их типа.

Существует несколько схем распада K-мезонов. Распад заряженных KГ-мезонов происходит преимущественно по схемам

Распад нейтральных KГ-мезонов в основном происходит по следующим схемам (в порядке убывания вероятности распада):