介子
1947年湯川秀樹提出的概念
介子是自旋為整數、重子數為零的強子,參與強相互作用。介子類包括帶正負電的以及中性的π介子,帶正負電的以及中性的κ介子,和發現的η介子。介子的靜態質量介於輕子和重子之間,所以取名為介子,介子的自旋量子數為零。
1950年,諾貝爾物理學獎授予英國布利斯托爾大學的鮑威爾(Cecil Frank Powell ,1903-1969),以表彰他發現了研究核過程的光學方法,並用這一方法作出的有關介子的發現。
Mesotron 原來發現與在宇宙里的一個質點(Particie):它的質量比電子多二百倍左右,或有陽性電,陰性電,中性電,傳導固結原子的各種力。
介子
介子的發現是從核力的研究開始的。兩個荷電粒子間的力是由場引起的。從波粒二象性的觀點,電磁場是光子。因此,兩個荷電粒子之間的作用力是通過光子的交換來實現的。可以這樣設想:第一個荷電粒子放出光子被第二個吸收,而第一個荷電粒子的作用和光子同時傳到第二個粒子;第二個荷電粒子也放出光子被第一個吸收,如此繼續下去。把這種觀點應用到核子之間的作用力上去,根據實驗測得的核力強度,計算的結果表明,如果核力是由於核子之間交換粒子而產生的話,那麼這種粒子的靜止質量的大小約為電子靜止質量的200到300倍。1947年從宇宙射線發現的π介子符合這種要求。
介子和重子都歸屬於強子。
不屬於基本粒子,包括π介子、K介子、ρ介子、ω介子、...(0、1、2)倍,即都是玻色子。介子都不能穩定存在,經歷一定平均壽命后即轉變為別種基本粒子。有的介子是荷電的,也有中性的。例如π介子有三種,π+和π-質量為電子的273.3倍,電荷相反,互為正、反粒子,而π°是中性的,質量為電子的264.3倍,其反粒子就是它自身。荷電K介子K+和K-互為正、反粒子,質量為966.7mc;中性K介子K,互為正、反粒子,質量為976mc。中性K介子在運動時有兩種組合態。π、K、n介子的自旋都是零,有時稱為標介子。通過核力的研究預言介子的存在,並推測它的質量介於電子與質子之間。後來在宇宙線中先後發現了μ和π介子,μ介子的質量為電子的206.6倍,如今被正式命名為μ子,不歸入介子而歸入輕子一類,而π介子才是核力的媒介。近幾年在高能加速器中使粒子相互碰撞,新的介子(共振態)續有發現。
日內瓦歐洲粒子物理研究所拍攝的離子-介子-電子衰變鏈試驗照片。
歐洲粒子物理研究所離子-介子-電子衰變