Τα μεσόνια είναι απίστευτα μικρά υποατομικά σωματίδια που αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Τα αντικουάρκ είναι ο αντίποδας της αντιύλης ενός κανονικού κουάρκ, που σημαίνει ότι σε κλάσματα του δευτερολέπτου, ένα κουάρκ και το αντικουάρκ του θα καταστρέψουν το ένα το άλλο για να παράγουν μόνο ενέργεια. Δεδομένου ότι τα κουάρκ αντιύλης έχουν το αντίθετο σπιν από τα κανονικά κουάρκ, τα σπιν τους μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν, γεγονός που σχηματίζει ένα σωματίδιο παρόμοιο με το μποζόνιο Χιγκς. Το όνομα μεσόνιο προέρχεται από το ελληνικό "mesos", που σημαίνει μέση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι μάζες των πρώτων μεσονίων που ανακαλύφθηκαν ήταν μεταξύ της μάζας ελαφρών σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια, που ονομάζονται λεπτόνια, και βαρέων σωματιδίων όπως τα πρωτόνια, που ονομάζονται βαρυόνια.
Μεσόνιο
Σπιν των μεσονίων
Τα μεσόνια είναι αδρόνια, που σημαίνει απλώς ότι αποτελούνται από κουάρκ. Δεδομένου ότι τα κουάρκ έχουν διαφορετικά κλασματικά φορτία, τα μεσόνια μπορούν να έχουν φορτίο. Ωστόσο, τα φορτία των κουάρκ μπορούν να ακυρωθούν, σχηματίζοντας ένα μη φορτισμένο μεσόνιο. Τα υπόλοιπα μέλη της οικογένειας των αδρονίων είναι γνωστά ως βαρυόνια, τα οποία αποτελούνται από τρία κουάρκ. Δεδομένου ότι όλα τα κουάρκ έχουν σπιν 1/2, τρία από αυτά δεν θα αθροίσουν ποτέ ένα ακέραιο σπιν. Ένα ακέραιο σπιν είναι απλά 0, 1 ή 2. Τα σωματίδια με ακέραιο σπιν ονομάζονται μποζόνια, τα οποία υπακούουν στη στατιστική Bose-Einstein. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερα από ένα μποζόνια μπορούν στην πραγματικότητα να βρίσκονται στο ίδιο σημείο του χώρου την ίδια στιγμή. Ωστόσο, ένα μεσόνιο αποτελείται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ, τα οποία δεν έχουν ακέραιο σπιν. Τα σωματίδια που δεν έχουν ακέραιο σπιν έχουν σπιν 1/2 ή 3/2. Αυτά τα σωματίδια με σπιν 1/2 ονομάζονται φερμιόνια επειδή υπακούουν στη στατιστική Fermi-Dirac. Αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούν να βρίσκονται περισσότερα από ένα φερμιόνια στο ίδιο σημείο του χώρου την ίδια στιγμή. Όλα τα γνωστά βαρυόνια και κουάρκ (και αντικουάρκ) είναι φερμιόνια, ενώ όλα τα μεσόνια είναι μποζόνια. Αυτό μπορεί να προκαλέσει μεγάλη σύγχυση, διότι αυτό σημαίνει ότι περισσότερα από ένα μεσόνια μπορούν να υπάρχουν στο ίδιο σημείο του χώρου την ίδια στιγμή, αλλά τα κουάρκ που αποτελούν τα μεσόνια δεν μπορούν να υπάρχουν στο ίδιο σημείο του χώρου την ίδια στιγμή.
Δημιουργία των μεσονίων
Ο πιο συνηθισμένος φυσικός τρόπος με τον οποίο βρίσκουμε μεσόνια είναι μέσω των αλληλεπιδράσεων των κοσμικών ακτίνων με την ύλη. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αναπαραχθεί σε επιταχυντές σωματιδίων, οι οποίοι συνθλίβουν κουάρκ και αντικουάρκ υψηλής ενέργειας. Ωστόσο, τα μεσόνια είναι πολύ ασταθή και μετατρέπονται γρήγορα σε άλλα σωματίδια. Τα φορτισμένα μεσόνια μπορούν να διασπαστούν σε ηλεκτρόνια και νετρίνα και τα αφόρτιστα μεσόνια μπορούν να διασπαστούν σε φωτόνια. Δεδομένου ότι η αντιύλη καταστρέφει την ύλη, δημιουργείται μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Η ενέργεια ακολουθεί την εξίσωση E=mc . 2
| · v · t · e Σωματίδια στη φυσική | |||||||||||||
| |||||||||||||
| Σύνθετο |
| ||||||||||||
| |||||||||||||
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι τα μεσόνια;
Α: Τα μεσόνια είναι απίστευτα μικρά υποατομικά σωματίδια που αποτελούνται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ.
Ερ: Τι είναι ένα αντικουάρκ;
Α: Ένα αντικουάρκ είναι το αντίστοιχο αντίγραφο της αντιύλης ενός κανονικού κουάρκ.
Ερ: Πώς αλληλεπιδρούν τα σπιν των κουάρκ και των αντικουάρκ;
Α: Τα σπιν των κουάρκ και των αντικουάρκ μπορούν να αλληλοεξουδετερωθούν, γεγονός που δημιουργεί ένα σωματίδιο παρόμοιο με το μποζόνιο Higgs.
Ερ: Από πού προέρχεται η ονομασία "μεσόνιο";
Α: Το όνομα μεσόνιο προέρχεται από το ελληνικό "mesos", που σημαίνει μέση.
Ερ: Γιατί δόθηκε αυτό το όνομα στα μεσόνια;
Α: Τα μεσόνια πήραν αυτό το όνομα επειδή οι μάζες των πρώτων μεσονίων που ανακαλύφθηκαν ήταν μεταξύ της μάζας ελαφρών σωματιδίων όπως τα ηλεκτρόνια, που ονομάζονται λεπτόνια, και βαρέων σωματιδίων όπως τα πρωτόνια, που ονομάζονται βαρυόνια.
Ερ: Τι είναι τα λεπτόνια;
Α: Τα λεπτόνια είναι ελαφριά σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια.