Pion (particule)
Les pions (communément abrégés en π) sont un type de méson, qui sont des particules subatomiques constituées d'une combinaison de quarks et d'antiquarks. Comme les antiquarks sont de l'antimatière, ils annihilent le même type de quark (connu sous le nom de saveur) s'ils s'en approchent. Cependant, cette réaction n'est pas instantanée, et les pions, comme tous les mésons, peuvent donc exister pendant une courte période. Ce qui rend les pions différents des autres mésons est qu'ils sont constitués d'un quark supérieur et d'un quark inférieur, qui peuvent tous deux être l'antiparticule. Les pions sont importants pour la science car on pense qu'ils sont responsables des fortes interactions de force qui se produisent entre les nucléons (protons ou neutrons).
Un quark up (u) et un antiquark down sont une combinaison pour faire un pion
Trois types de pions
Il existe trois types de Pions : π+, π-, et π0. Le +, -, ou 0 au-dessus du π fait simplement référence à la charge du pion. Les π+ sont constitués d'un quark supérieur et d'un antiquark inférieur. Les π- sont constitués d'un quark inférieur et d'un antiquark supérieur. Comme les antiparticules ont une charge opposée, un π+ est positif parce qu'un quark up a une charge de +2/3, et un antiquark down (les quark down normaux ont une charge de -1/3) a une charge de +1/3. La déclaration inverse s'applique à π-. π0 peut être formé d'un quark supérieur et d'un antiquark supérieur, ou d'un quark inférieur et d'un antiquark inférieur.
Les transporteurs de force
Les porteurs de force sont des particules qui sont responsables de forces, comme l'électromagnétisme. Comme les photons sont considérés comme responsables de la force électromagnétique, les mésons sont considérés comme responsables de certaines des interactions de force de faible énergie qui se produisent entre les nucléons. (La force forte est également connue sous le nom de force nucléaire). À un niveau encore plus faible, les gluons seraient responsables des interactions de force intense entre les quarks. Cependant, comme ils sont constitués des quarks les plus légers (de haut en bas), les pions sont les mésons les plus légers. Cela signifie que (à l'exception de π0), ils font également partie des mésons les plus longs à vivre. Cependant, comme tous les mésons, ils finissent par se décomposer ou se briser.
Déclin des pions
La décomposition des pions produira toujours des leptons, comme les électrons. π+ se décompose généralement en un muon et un neutrino du muon. π- se décomposera généralement en un antimuon et un antineutrino du muon. Les pionniers neutres - π0 - se décomposent généralement en deux photons hautement énergétiques.
Autres formes de pourriture du pion
Toutefois, il existe une certaine probabilité (de <,1 % à 1,2 %) de voir certains pions se décomposer, car ils peuvent également se décomposer sous différentes formes. Pour π+, le deuxième produit de décomposition le plus probable est un positon (un antiélectron) et un neutrino d'électron. π- se décompose parfois en un électron et un électron antineutrino. π0 se décomposera parfois en un photon hautement énergétique, un électron et un positron. (N'oubliez pas que les positrons et les électrons peuvent s'annihiler mutuellement, et que cette annihilation produit un photon hautement énergétique).
Déclin dû à la faiblesse de la force
Comme la décomposition des pions est due à une force faible, un autre porteur de force est introduit. Pendant la désintégration, un boson W+ est créé, qui dure 3x10-25 secondes. Après cette période incroyablement courte, le boson W+ se décompose en leptons, qui sont les descendants naturels du pion. Cependant, il est important de faire cette distinction, car elle inclut une force faible.
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Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un pion ?
R : Un pion est un méson, c'est-à-dire une particule subatomique composée d'un quark et d'un antiquark.
Q : Combien de types de quarks existe-t-il ?
R : Il existe six types de quarks (appelés saveurs).
Q : Quelles sont les deux saveurs qui vont ensemble pour former un pion ?
R : Les deux saveurs qui s'associent pour former un pion sont appelées haut et bas.
Q : La charge du pion dépend-elle du type de quarks qu'il contient ?
R : Oui, la charge du pion dépend du type de quarks qu'il contient. Lorsque deux quarks ont des saveurs différentes (up et down), le pion aura une charge. Cette charge est positive lorsqu'un quark up s'apparie avec un antiquark down et négative lorsqu'un quark down s'apparie avec un antiquark up.
Q : Quelle est la durée d'existence des pions chargés ?
R : Les pions chargés existent pendant environ 26 nanosecondes en moyenne. Les pions neutres ne durent qu'une infime partie de ce temps.
Q : Pourquoi les pions sont-ils importants pour notre vie ?
R : Les pions sont importants pour nos vies car ils sont l'un des moyens par lesquels les interactions de force forte ont lieu entre les nucléons comme les protons et les neutrons dans la matière ordinaire, ce qui maintient le noyau ensemble.
Q : Qu'est-ce qui fait que les mésons chargés ou neutres ont la durée de vie moyenne la plus longue ?
R : Les mésons chargés ou neutres ayant la plus longue durée de vie moyenne sont ceux constitués de particules chargées positives ou négatives appelées hadrons (particules constituées de quarks).
