Strona głównaPytania → Jak długo żyją mezony i...

Jak długo żyją mezony i jak zapobiec anihilacji?

Pytanie

Pyta Anna

Jakim cudem mezony istnieją i nie anihilują? Czy występują same w naturze, czy są tylko uzyskiwane w laboratoriach? I jak przechowywać antymaterię, by nie anihilowała przy pierwszej okazji?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Kwarki i antykwarki w mezonach anihilują, i to właśnie z tego powodu czasy życia mezonów nie są długie. Najdłużej żyjącym mezonem jest naładowany mezon $\pi$ (pion), którego czas życia wynosi około trzech stumilionowych części sekundy. W tym czasie może przelecieć ponad 7 metrów, gdy leci z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Dzięki temu obserwujemy ślady naładowanych pionów w detektorach.

Kwark i antykwark w mezonie $\pi$ mają różne ładunki elektryczne, a zatem ich anihilacja nie może zajść wyłącznie za pośrednictwem neutralnych elektrycznie fotonów. Pośredniczy w niej wirtualny naładowany bozon $W$, a produktami reakcji są prawie zawsze lepton $\mu$ (mion) i neutrino mionowe.

Mezony $\pi$ produkowane są w naturze gdy np. wysokoenergetyczny proton z promieniowania kosmicznego uderza w górne warstwy ziemskiej atmosfery.

Stabilnymi cząstkami antymaterii są antyproton i pozyton (antyelektron). Można je przechowywać tworząc z nich wiązkę latającą po okręgu w rurce, z której wypompowano powietrze. Sterujemy wiązką przy pomocy pól elektrycznych i magnetycznych, podobnie jak w akceleratorach cząstek elementarnych. W ten sposób już w roku 1981 utrzymywano antyprotony przez kilkanaście dni.