§ 222. Мезоны

Названием «мезоны» (от греческого «mesos» - средний, промежуточный) подчеркивается, что речь идет о частице, промежуточной по массе между электроном и протоном. Опыты показывают, что существует не один сорт мезонов, а несколько. Впервые мезоны (электрически заряженные) наблюдались в космических лучах. В настоящее время мезоны производятся в ускорителях: они возникают при столкновении нуклонов.

Однако мы не считаем, что все эти разные мезоны играют одну и ту же роль во взаимодействиях между нуклонами. Мезоном Юкавы является -мезон, или пион. Как уже указывалось выше, существуют положительные, отрицательные и нейтральные пионы. По последним измерениям масса пиона равна — масса электрона).

В космических лучах первоначально были найдены (ш-мезоны — мюоны (положительные и отрицательные), масса которых равна Лишь через 10 лет после открытия мюонов было показано, что они являются продуктами распада пионов. Причина того, что исследователи легко наблюдали мюоны и не замечали пиона, заключалась в различии их времен жизни. Если средний срок жизни мюона равен примерно то для пиона время жизни измеряется в сто раз меньшими числами: оно порядка

Показать это превращение можно при помощи фотографий. На многих из них можно найти случай замедления пиона (замедление легко узнается по виду трека частицы: он становится более жирным по мере замедления, так как медленная частица создает на своем пути больше ионов), заканчивающийся остановкой частицы. При этом от точки остановки начинается новый след. Расчет показывает, что новая частица обладает весьма большой энергией, что может быть объяснено лишь допущением, что в кинетическую энергию обратилась часть энергии покоя пиона. При этом превращении пиона в мюон закон сохранения импульса требует предположения об одновременном создании нейтральной частицы очень малой массы. Здесь мы опять встречаемся с нейтрино, но это уже другое нейтрино. Тонкими исследованиями удалось показать, что пионы

превращаются в фотоны или в лептонную пару по схемам

Таким образом, существуют два сорта нейтрино и два сорта антинейтрино.

Масса покоя пиона около Значит, произвести пион можно при ядерной бомбардировке снарядами с энергиями, большими этой цифры. На самом деле нужна энергия, большая Ядерная бомбардировка частицами с такой энергией сопровождается появлением большого числа мезонов.

Доказать появление нейтральных пионов исключительно сложно, так как их время жизни оказалось равным За время своей жизни эти частицы успевают пройти тысячную долю миллиметра.

Мы не останавливаемся на перечне других мезонов, обнаруживаемых во все возрастающем числе по мере роста возможностей ускорителей. Пионы можно рассматривать как основное состояние всего семейства мезонов, которое нам удобно будет рассмотреть после изучения спектра барионов.