Il mesone π è quello più leggero nella famiglia dei mesoni ed è quello che più facilmente riusciamo a produrre utilizzando un ciclotrone.
È la particella che viene scambiata (e/o prodotta) nell'interazione forte nucleone-nucleone e hanno spin intero.
Mesoni liberi sono prodotti in collisioni nucleone-nucleone e decadono a mesoni più leggeri, fotoni o leptoni attraverso la forza forte (10-23 - 10-20 s) la forza elettromagnetica (10-18-10-16s) o debole (10-10 -10-8 sec) I mesoni sono particelle a diue quark (1 quark + 1 antiquark) Per prima cosa studiamo le proprietà dei mesoni come particelle nucleari
Con acceleratori di protoni a energie maggiori della soglia di produzione è stato poi possibile studiare le proprietà dei pioni in laboratorio
Partendo dall'equazione di Klein-Gordon abbiamo ricavato che per generare un pione avremmo dovuto avere un surplus di energia pari ad almeno 150 Mev.
Utilizzando protoni accellerati a cui abbiamo trasferito un'energia pari a più di 400Mev, siamo riusciti ad osservare la creazione dei mesoni π.
Analizzando i dati sperimentali si è osservato che esistono tre tipi di pioni
- π + π -(massa =139.57 MeV e vita media τ=2.6 10-8s debole)
- π 0 (massa =134.98 MeV e vita media τ=8.4 10-17 s )
π + π -sono le antiparticelle di se stesse.
Ricordiamo che di solito si definisce particella quella che esiste nella materia ordinaria I pioni non esistono nella materia ordinaria
per capire le sezioni d'urto di reazioni e decadimenti è importante e di aiuto classificare le particelle con il numero quantico di isospin
- T3 = + 1 per π +
- T3 = - 1 per π -
- T3= 0 per π 0