π中間子とは？ わかりやすく解説

この記事は検証可能な参考文献や出典が全く示されていないか、不十分です。出典を追加して記事の信頼性向上にご協力ください。 出典検索?: "パイ中間子" – ニュース · 書籍 · スカラー · CiNii · J-STAGE · NDL · dlib.jp · ジャパンサーチ · TWL（2017年5月）

パイ中間子（パイちゅうかんし、π–meson）は、核子を結合している力である核力を媒介するメソンの一種である。パイ粒子、パイオン（Pion）とも呼ぶ。

当時大阪大学の講師であった湯川秀樹が、その存在を中間子論で予言した。ミュー粒子が1936年に初めて発見された当時、ミュー粒子はこの役割を担う粒子であるとされたが後に強い相互作用を行わないことが判明し、1947年に荷電パイ中間子、1950年に中性パイ中間子が発見され、これらが湯川秀樹の予言した粒子であることが明らかとなった。

その線量分布の特性から負電荷のパイオンはスイスやカナダ・アメリカでがん治療に用いられた。

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。

${\displaystyle {\ce {\pi ^{+}->\mu ^{+}+\nu _{\mu }}}}$

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