中間子 、で構成される亜原子粒子のファミリーの任意のメンバー クォーク と反クォーク。中間子は強い力に敏感で、 基本的な相互作用 それらの振る舞いを支配することによって核の構成要素を結合します 構成する クォーク。日本の物理学者によって1935年に理論的に予測された Yukawa Hideki 、中間子の存在は、宇宙線粒子相互作用におけるパイ中間子(パイ中間子)の発見により、英国の物理学者セシル・フランク・パウエルが率いるチームによって1947年に確認されました。 200を超える中間子が生成され、その間に特性が明らかにされました。そのほとんどが高エネルギー粒子加速器実験です。すべての中間子は不安定で、寿命は10から−82番目から10未満−222番目。それらはまた、140メガ電子ボルト(MeV; 10)から質量が大きく異なります。6eV)からほぼ10ギガ電子ボルト(GeV; 109eV)。中間子は、クォークの性質と相互作用を研究するための便利なツールとして機能します。
それらの不安定性にもかかわらず、多くの中間子は粒子検出器で観察されるのに十分長く(数十億分の1秒)持続し、研究者がクォークの動きを再構築することを可能にします。クォークを説明しようとするモデルは、中間子の振る舞いを正しく解明しなければなりません。物理学者のマレー・ゲルマンとユヴァル・ネーマンによって考案された現代のクォークモデルの先駆けであるエイトフォールドウェイの初期の成功の1つは、イータ中間子の予測とその後の発見でした(1962年)。数年後、パイ中間子の2つの光子への崩壊率が、 仮説 そのクォークは3つの色のうちの1つを取ることができます。弱い力を介して発生するK中間子の競合する崩壊モードの研究は、パリティ(その鏡像が自然界で発生するかどうかを示す素粒子または物理システムの特性)とその非保存のより良い理解につながりました。弱い相互作用。 CP対称性の破れ(関連する複合保存則の違反 充電 [C]とパリティ[P])は、K中間子系で最初に発見され、B中間子(ボトムクォークを含む)で調査中です。
中間子はまた、新しいクォークを識別する手段を提供します。アメリカの物理学者サミュエルC.C.が率いるチームによって独自に発見されたJ / psi粒子1974年のティンとバートンリヒターは、チャームクォークとその反クォークで構成された中間子であることが証明されました。 (これまで、上、下、奇妙の3つのクォークタイプが仮定されていました。)これが最初のクォークでした。 デモンストレーション 魅力の、その存在がクォークがペアで関連していることを意味する新しい量子数。その後、ウプシロンと呼ばれる別の重い中間子が発見され、ボトムクォークとそれに付随する反クォークの存在が明らかになり、コンパニオン粒子であるトップクォークの存在についての憶測が生まれました。この6番目のクォークタイプ、つまりフレーバーは1995年に発見されました。その存在の決定的な証拠は、の標準模型で最後に欠けていた部分の1つを探すことになりました。 素粒子物理学 、基本的な粒子とそれらの相互作用について説明します。
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