パイ中間子（-ちゅうかんし、π?meson）は、当時阪大講師であった湯川秀樹が中間子論で予言した、核子を相互につなぎ原子核を安定化する引力（強い相互作用）を媒介するボソン。パイ粒子、パイオン（Pion）とも呼ぶ。

その線量分布の特性からがん治療に用いられている。

基本特性

π中間子はスピンが0で、第一世代のクォークからなる。種別はπ0、π+、π−の3種類がある。

π+はアップクォークと反ダウンクォークからなり、π−はダウンクォークと反アップクォークからなる。この二つは互いに粒子・反粒子の関係となっている。π0は自分自身が反粒子である。

荷電π中間子の質量は約139 MeV/c2、寿命が2.6 × 10−8 秒。 主な崩壊モードでは反ミュー粒子とミューニュートリノに崩壊する。

π0はわずかに軽く、質量が約135 MeV/c2で寿命が8.4 × 10−17 秒である。 主な崩壊モードでは光子2つに崩壊する。

粒子記号反粒子クォーク
組成スピンと
パリティー静止質量
MeV/c2SCB寿命
s主崩壊備考
荷電
パイ粒子π +π −擬スカラー139.570002.60×10-8μ+ + νμ
中性
パイ粒子π0自身擬スカラー134.970008.4(±0.6)×10-172γクォーク組成は
未確定

歴史

1935年に湯川秀樹が提唱した。陽子間の電気的斥力を超え、電荷を持たない中性子をも結合させて原子核を安定なものにする核力（強い相互作用）を媒介する粒子が存在し、その予想質量が 100Mev 程度と電子（約 0.5Mev）と核子（約 900Mev）の中間に当たることから中間子と名づけられた。

セシル・パウエルの率いるチームが、1947年に実験によって電荷を持つパイ中間子を発見した。

この時代にはまだ粒子加速器が存在していなかった。そのため、チームは代りに感光版を設置した観測気球を宇宙からの放射線（宇宙線）を受ける高度まで上げ、気球を回収後、顕微鏡による検査で電荷を持つパイ中間子の軌道を発見した。

これらの業績から、1949年に湯川秀樹および1950年にセシル・パウエルがノーベル物理学賞を受賞した。

π0はπ±と比べると電荷を持たず、また寿命が極めて短いため軌跡を観測するのが困難で、そのため、π0は粒子の崩壊から1950年に発見された。

関連項目

湯川秀樹

中間子

量子色力学

中間子論

パイオニウム
カテゴリ: 素粒子物理学 | 素粒子

更新日時:2008年7月18日(金)15:39
取得日時:2008/07/27 10:38