パイ中間子

パイ中間子（-ちゅうかんし、Pion）は、当時阪大講師であった湯川秀樹が中間子論で予言した、核子を相互につなぐ中間子。強い相互作用による引力を媒介する。

その線量分布の特性からがん治療に用いられている。

[編集] 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&pi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。

$\pi^+\to\mu^++\nu_\mu$

π⁰はわずかに軽く、質量が約135 MeV/c²で寿命が8.4 × 10⁻¹⁷ 秒である。主な崩壊モードでは光子2つに崩壊する。

$\pi^0\to2\gamma$

強い相互作用を媒介する粒子（中間子）が存在するという、1935年の湯川秀樹による予言の後、セシル・パウエルの率いるチームが、1947年に実験によって電荷を持つパイ中間子を発見した。

この時代にはまだ粒子加速器が存在していなかった。そのため、チームは代りに感光版を設置した観測気球を宇宙からの放射線（宇宙線）を受ける高度まで上げ、気球を回収後、顕微鏡による検査で電荷を持つパイ中間子の軌道を発見した。

これらの業績から、1949年に湯川秀樹および1950年にセシル・パウエルがノーベル物理学賞を受賞した。

π⁰はπ^±とくらべると電荷を持たないため軌跡を観測するのが困難で、そのため、π⁰は粒子の崩壊から1950年に発見された。