Pion (fisika)

Dalam fisika partikel, pion (singkatan dari Pi Meson, dilambakan dengan π) terdiri atas 3 subatomik partikel: π⁰, π⁺, dan π⁻. Setiap pion terdiri atas quark dan antiquark dan juga meson. Pion merupakan meson teringan dan berperan penting dalam menjelaskan sifat energi rendah dari gaya nuklir kuat.

Pion
Struktur quark Pion
Komposisi:	π+: ud π0: uu atau dd π−: du
Kelompok:	Meson
Interaksi:	Interaksi Kuat
Simbol:	π+, π0, dan π−
Penggagas:	Hideki Yukawa (1935)
Penemu:	César Lattes, Giuseppe Occhialini (1947) dan Cecil Powell
Tipe:	3
Massa:	π±: 139,57018(35) MeV/c2 π0: 134,9766(6) MeV/c2
Muatan listrik:	π+: +1 e π0: 0 e π−: −1 e
Spin:	0
Paritas:	−1

Pion juga tidak stabil, dengan muatan pion π⁺ dan π⁻ meluruh dengan waktu hidup rata-rata 26 nanosekon dan pion netral π⁰ meluruh dengan waktu yang lebih singkat. Pion yang bermuatan cenderung meluruh menjadi muon dan muon neutrino, sedangkan pion netral menjadi sinar gamma.

Pion tidak dihasilkan dalam peluruhan radioaktif, tetapi umumnya dihasilkan di akselerator energi tinggi dalam tabrakan antar hadron. Semua jenis pion dihasilkan dengan proses alami ketika sinar kosmik berenergi tinggi neutron dan komponen sinar kosmik hadron lainnya berinteraksi dengan materi yang ada di atmosfer bumi. Baru-baru ini, deteksi karakteristik sinar gamma berasal dari peluruhan pion netral di dalam 2 bintang sisa supernova menunjukan bahwa pion banyak diproduksi di dalam supernova, kemungkinan besar hubungannya dengan produksi proton berenergi tinggi yang terdeteksi di bumi sebagai sinar kosmik.

Sifat dasar

Pion, meson dengan nilai spin 0, tersusun dari quark generasi pertama. Di dalam model quark, sebuah up quark dan anti-down quark membentuk π⁺, sedangkan down quark dan anti-up quark membentuk π⁻. Pion netral π⁰ tersusun atas up quark dan anti-up quark atau down quark dan anti-quark. Kedua kombinasi memiliki kesamaan bilangan kuantum, dan karenanya mereka hanya ditemukan di superposisi. Energi superposisi terendah ini adalah π⁰, yang merupakan antipartikel itu sendiri. Bersama-sama pion membentuk triplet isospin. setiap pion, memiliki nilai isospin (I = 1) dan ketiga komponen isospin sama dengan muatannya (I_z = +1, 0 or −1).

Peluruhan muatan pion

Diagram Feynman dari peluruhan dominasi pion lepton

Meson π^± memiliki massa sebesar 139,6 MeV/c² dan masa hidup 2,6033×10⁻⁸ s. Mereka meluruh disebabkan oleh interaksi lemah. Mode peluruhan utama sebuah pion, dengan rasio percabangan 0.999877, adalah murni peluruhan leptonik menjadi muon dan muon neutrino:

π+	→	μ+	+	νμ
π−	→	μ−	+	νμ

Mode peluruhan yang paling umum kedua dari sebuah pion, dengan rasio percabangan 0.000123, juga merupakan peluruhan leptonik menjadi elektron dan elektron antineutrino. Mode inilah yang ditemukan di CERN pada tahun 1958:

π+	→	e+	+	νe
π−	→	e−	+	νe

Penekanan modus elektronik, berkenaan dengan satu muonik, diberikan dengan (ke dalam koreksi radiasi) rasio setengah lebar dari pion-elektron dan reaksi peluruhan pion-muon:

$R_{\pi }=(m_{e}/m_{\mu })^{2}\left({\frac {m_{\pi }^{2}-m_{e}^{2}}{m_{\pi }^{2}-m_{\mu }^{2}}}\right)^{2}=1.283\times 10^{-4}$

dan merupakan efek spin yang dikenal sebagai penekanan helisitas.

Link Tambahan

• Mesons Particle Data Group
• Mesons Hyperphysics