มีซอน (อนุภาค)

ในฟิสิกส์ของอนุภาค มีซอน (อังกฤษ: Meson) (/ˈmiːzɒnz/ หรือ /ˈmɛzɒnz/) คืออนุภาคย่อยในกลุ่มแฮดรอนที่ประกอบด้วยควาร์ก 1 ตัวและปฏิควาร์ก 1 ตัว เกาะเกี่ยวอยู่ด้วยกันด้วยแรงอย่างเข้ม เนื่องจากมีซอนประกอบด้วยอนุภาคย่อย มันจึงมีขนาดทางกายภาพ ด้วยเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณหนึ่งเฟมโตเมตร(10⁻¹⁵ เมตร)^{[ต้องการอ้างอิง]} ซึ่งมีขนาดประมาณ 2/3 ของหนึ่งโปรตอนหรือหนึ่งนิวตรอน มีซอนทั้งหมดไม่เสถียร ที่มีอายุยืนที่สุดเพียงไม่กี่หนึ่งส่วนร้อยของหนึ่งไมโครวินาทีเท่านั้น มีซอนที่มีประจุจะสลายตัว (บางครั้งผ่านทางอนุภาคระดับกลาง) กลายเป็นอิเล็กตรอนและนิวทริโน มีซอนที่ไม่มีประจุอาจสลายตัวไปเป็นโฟตอน

เมซอน

เมซอนของสปิน 0 สร้างขึ้นเป็น nonet (กลุ่มของอนุภาคย่อย 9 ตัว)
ส่วนประกอบ	ผสม—ควาร์ก และ ปฏิควาร์ก
สถิติ (อนุภาค)	Bosonic
อันตรกิริยาพื้นฐาน	อย่างเข้ม
ทฤษฎีโดย	Hideki Yukawa (1935)
ค้นพบโดย	1947
จำนวนชนิด	~140 (รายการ)
มวล	ตั้งแต่ 139 MeV/c^2 (pion+(π^+)) จนถึง 9.460 GeV/c^2 (upsilon(ϒ))
ประจุไฟฟ้า	−1 e, 0 e, +1 e
สปิน	0, 1

มีซอนไม่ได้เกิดจากการสลายให้กัมมันตรังสี แต่ปรากฏอยู่ในธรรมชาติเพียงแต่เป็นผลิตภัณฑ์ที่อายุสั้นมากของปฏิสัมพันธ์พลังงานสูงมากในสสาร ระหว่างกลุ่มอนุภาคที่ทำจากควาร์ก ตัวอย่างเช่น ในปฏิสัมพันธ์ รังสีคอสมิก อนุภาคดังกล่าวเป็นโปรตอนและนิวตรอนทั่วไป มีซอนยังเกิดขึ้นบ่อยอีกด้วยโดยการสร้างขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาคพลังงานสูงที่มีการชนกันของกลุ่มโปรตอน, กลุ่มปฏิโปรตอนหรืออนุภาคอื่น ๆ

ในธรรมชาติความสำคัญของมีซอนน้ำหนักเบาก็คือการที่พวกมันเป็นอนุภาคสนามควอนตัมที่สัมพันธ์กันที่สามารถส่ง แรงนิวเคลียร์ แบบเดียวกับที่โฟตอนเป็นอนุภาคที่ส่งแรงแม่เหล็กไฟฟ้า มีซอนที่มีพลังงานสูงกว่า (มวลมากกว่า) ได้ถูกสร้างขึ้นเพียงชั่วขณะหนึ่งตอน บิกแบง แต่ไม่ถูกพิจารณาว่ามีบทบาทสำคัญในธรรมชาติวันนี้ อย่างไรก็ตามอนุภาคดังกล่าวจะถูกสร้างขึ้นอย่างสม่ำเสมอในการทดลอง เพื่อที่จะเข้าใจธรรมชาติของควาร์กชนิดหนักที่ประกอบกันขึ้นเป็นมีซอนชนิดที่หนักกว่า

มีซอนเป็นส่วนหนึ่งของครอบครัวอนุภาค แฮดรอน และถูกกำหนดให้เป็นเพียงอนุภาคที่ประกอบด้วยสองควาร์ก สมาชิกอื่น ๆ ของครอบครัวแฮดรอนคือ แบริออน ที่เป็นอนุภาคย่อยที่ประกอบด้วยสามควาร์กแทนที่จะเป็นสองควาร์ก การทดลองบางอย่างแสดงหลักฐานของ มีซอนแปลกใหม่ ซึ่งไม่ได้มีเนื้อหาควาร์กที่มีวาเลนซ์แบบเดิมที่มีหนึ่งควาร์กและหนึ่งปฏิควาร์ก

เพราะว่าควาร์กมีสปินเท่ากับ 1/2 ความแตกต่างในจำนวนควาร์กระหว่างมีซอนและแบริออนเป็นผลให้เกิดมีซอนสองควาร์กทั่วไปกลายเป็น โบซอน ในขณะที่แบริออนเป็น เฟอร์มิออน

แต่ละชนิดของมีซอนมีปฏิยานุภาคที่สอดคล้องกัน (ปฏิมีซอน) ซึ่งควาร์กจะถูกแทนที่ด้วยปฏิควาร์กที่สอดคล้องกันของมันและถูกแทนที่ได้ในทางกลับกัน ตัวอย่างเช่น ไพออน บวก (π⁺) ถูกสร้างขึ้นจากอัพควาร์กหนึ่งตัวและดาวน์ปฏิควาร์กหนึ่งตัว และปฏิยานุภาคที่สอดคล้องกันของมันคือ ไพออนลบ (π^-) ถูกสร้างขึ้นจากหนึ่งอัพปฏิควาร์กและหนึ่งดาวน์ควาร์ก

เพราะว่ามีซอนประกอบด้วยควาร์ก มันจึงมีส่วนร่วมทั้งใน อันตรกิริยาอย่างอ่อน และ อันตรกิริยาอย่างเข้ม มีซอนที่มีประจุไฟฟ้าสุทธิก็ยังมีส่วนร่วมใน แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นกัน พวกมันจะถูกแยกประเภทตามเนื้อหาของควาร์ก, โมเมนตัมเชิงมุมรวม, เท่าเทียมกัน และคุณสมบัติอื่น ๆ อีกมากมายเช่น C-เท่าเทียมกัน และ G-เท่าเทียมกัน แม้ว่าจะไม่มีมีซอนที่เสถียรก็ตาม พวกที่มีมวลต่ำกว่าก็ยังเสถียรมากกว่ามีซอนทีมีมวลขนาดใหญ่ที่สุด และมีความง่ายกว่าที่จะสังเกตเห็นและศึกษาในเครื่องเร่งอนุภาค หรือในการทดลองรังสีคอสมิก พวกมันก็ยังมักจะมีมวลน้อยกว่าแบริออนอีกด้วย หมายความว่าพวกมันจะถูกผลิตขึ้นได้ง่ายกว่าในการทดลอง ดังนั้นพวกมันจึงแสดงปรากฏการณ์บางอย่างที่ให้พลังงานที่สูงกว่าได้อย่างรวดเร็วกว่าแบริออนที่ประกอบด้วยกลุ่มควาร์กเดียวกันจะสามารถทำได้ ยกตัวอย่างเช่น ชาร์มควาร์กถูกพบเห็นเป็นครั้งแรกใน J/Psi meson (J/ψ) ในปี 1974 และ บอตทอมควาร์ก ใน upsilon meson (ϒ) ในปี 1977

อ้างอิง

1. J.J. Aubert et al. (1974)
2. J.E. Augustin et al. (1974)
3. S.W. Herb et al. (1977)