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π介子

π介子是基本粒子的一種,屬於介子類別,具有自旋角動量為0。它們於1947年被發現,是介子中最輕且最重要的類型。π介子分為三種:π+、π-和π0,其中π+和π-是帶電的,而π0是中性的。它們的靜止質量分別為139.569MeV/c²(π+和π-相同),134.965MeV/c²(π0),帶電量分別為+1和-1電子電量(π+和π-),而π0不帶電。π介子的平均壽命分別為2.603×10-8秒(π+和π-),和0.84×10-16秒(π0)。

π介子的發現歸功於多位物理學家的工作,特別是湯川秀樹,他於1934年提出了核力是通過交換介子發生作用的理論,成為第一位預言介子存在的物理學家。1947年,英國物理學家鮑威爾在宇宙射線的研究中發現了π介子,這些粒子是傳遞核力、負責原子核中質子和中子之間強相互作用的媒介。

π介子的套用包括在醫學領域,通過粒子加速器產生的質子束轟擊靶材產生π介子,然後利用特殊形狀的超導磁體將這些介子引導到人體內部,用於破壞癌細胞等治療。此外,π介子的研究也是核物理學的重要課題,它們在強子層次上對理解原子核或強子物質的組成和性質至關重要。