Píon
Na f�sica de part�culas, p�on (portugu�s brasileiro) ou pi�o (portugu�s europeu) (abrevia��o de m�son pi, denotado pela letra grega pi:
π
) � uma das tr�s part�culas subat�micas:
π0
,
π+
e
π−
. Cada p�on � composto por um quark e um antiquark e �, portanto, um m�son. P�ons s�o os m�sons leves e s�o inst�veis, sendo que os p�ons carregados
π+
e
π−
se deterioram depois de um tempo de vida m�dia de 26 nanossegundos, enquanto o p�on
π0
neutro deteriora-se em um tempo ainda mais curto. P�ons carregados normalmente decaem em m�ons e neutrinos do m�on e p�ons neutros em raios gama.
A troca de p�ons virtuais, juntamente com os m�sons rho e omega, fornece uma explica��o para a forte for�a residual entre nucleons. P�ons n�o s�o produzidos em radioatividade, mas s�o produzidos normalmente em aceleradores de alta energia em colis�es entre h�drons. Ele � um campo pseudoescalar.[1] Todos os tipos de p�ons tamb�m s�o produzidos em processos naturais, quando pr�tons de alta energia dos raios c�smicos e outros componentes de raios c�smicos hadr�nicos interagem com a mat�ria na atmosfera da Terra. Recentemente, a detec��o de raios gama caracter�sticos provenientes de decomposi��o de p�ons neutros em duas estrelas remanescente de supernovas, o que mostrou que p�ons s�o produzidos abundantemente em supernovas, provavelmente em conjunto com a produ��o de pr�tons de alta energia que s�o detectados na Terra, como raios c�smicos.[2]
O conceito de m�sons como as part�culas portadoras de for�a nuclear foi proposto pela primeira vez em 1935 por Hideki Yukawa. Enquanto o m�on foi proposto pela primeira vez para ser essa part�cula ap�s a sua descoberta, em 1936, o trabalho mais tarde descobriu que o m�on n�o participava na for�a nuclear forte. Os p�ons, que acabaram por serem exemplos de m�sons propostos por Yukawa, foram descobertos mais tarde: os p�ons carregados em 1947, e os p�ons neutros em 1950.
Desenvolvimento te�rico e observa��o
[editar | editar c�digo-fonte]O p�on foi previsto, mas demorou um pouco para ser observado. Os pr�tons e os n�utrons ficam dentro do n�cleo at�mico. Se o pr�ton � positivo, como v�rios deles podem ficar juntos se cargas el�tricas de mesmo valor se repelem e cargas opostas se atraem? A �nica maneira de explicar o n�cleo at�mico seria atrav�s da exist�ncia de uma for�a ainda mais forte do que a repuls�o el�trica. Essa for�a foi chamada de for�a forte.[3]
Yukawa, na d�cada de 1930, postulou que deveria existir o p�on, algo como uma "cola" (uma part�cula mediadora da for�a forte). A troca desses p�ons, entre os n�utrons e os pr�tons, seria respons�vel por mant�-los "grudados" no n�cleo at�mico. O p�on � um primo do pr�ton e do n�utron, feito de um quark (que s�o part�culas ainda menores, na qual fazem parte da estrutura de muitas outras part�culas, como por exemplo o famoso pr�ton.) e de um antiquark, que � antimat�ria do quark.[3]
Em 1947, os primeiros m�sons verdadeiros, os p�ons carregados, foram encontrados por uma equipe da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que teve a participa��o do f�sico brasileiro C�sar Lattes, de Cecil Powell e de Giuseppe Occhialini. Tanto Yukawa quanto Powell foram laureados com o pr�mio Nobel de f�sica, o primeiro em 1949 e o segundo no ano de 1950.[4]
A contribui��o de C�sar Lattes foi fundamental no processo de detec��o dos p�ons. O f�sico brasileiro aprimorou as t�cnicas de emuls�o nuclear em placas fotogr�ficas[5] que, naquela �poca, apresentavam problemas que dificultavam sua utiliza��o como m�todo experimental de identifica��o e caracteriza��o de part�culas.[6]
Poss�veis aplica��es
[editar | editar c�digo-fonte]O uso de p�ons na radioterapia m�dica, como no c�ncer, foi explorado em diversas institui��es de pesquisa, incluindo o Meson Physics Facility do Laborat�rio Nacional de Los Alamos, que tratou 228 pacientes entre 1974 e 1981 no Novo M�xico,[7] e o Laborat�rio TRIUMF em Vancouver, British Columbia.
Vis�o geral te�rica
[editar | editar c�digo-fonte]No entendimento padr�o da intera��o de for�a forte, conforme definido pela cromodin�mica qu�ntica, os p�ons s�o vagamente retratados como b�sons de Goldstone de simetria quiral quebrada espontaneamente. Isso explica por que as massas dos tr�s tipos de p�ons s�o consideravelmente menores que as dos outros m�sons, como os m�sons escalares ou vetoriais. Se os seus quarks fossem part�culas sem massa, isso poderia tornar a simetria quiral exata e, portanto, o teorema de Goldstone ditaria que todos os p�ons t�m massa zero.
Na verdade, foi demonstrado por Gell-Mann, Oakes e Renner (GMOR)[8] que o quadrado da massa do p�on � proporcional � soma das massas dos quarks vezes o condensado do quark:
com 
o condensado de quark. Isto � frequentemente conhecido como rela��o
GMOR e mostra explicitamente que no limite de quarks sem massa. O mesmo resultado também segue da holografia Light-front.[9]
Ver também
[editar | editar código-fonte]Referências
- ↑ Isso significa que não é invariante sob transformações de paridade que invertem as direções espaciais, distinguindo-o de um escalar verdadeiro, que é invariante de paridade. Ver Weinberg 1998, Capítulo 19
- ↑
M. Ackermann; et al. (2013). «Detection of the Characteristic Pion-Decay Signature in Supernova Remnants». Science. 339 (6424): 807–811. Bibcode:2013Sci...339..807A. arXiv:1302.3307
. doi:10.1126/science.1231160
- ↑ a b Carla Göbel (4 de fevereiro de 2012). «O que são píons, múons, quarks e outras partículas do mundo atômico.». Rede Globo. Consultado em 16 de novembro de 2014
- ↑ Grupo de História e Teoria da Ciência da Unicamp. «César Lattes e os 50 anos do méson pi». Consultado em 4 de março de 2005. Arquivado do original em 28 de fevereiro de 2008
- ↑ «Descrição de César Lattes sobre a descoberta do méson pi». www.ghtc.usp.br. Consultado em 10 de novembro de 2023
- ↑ Lattes, C. M. G.; Occhialinidr., G. P. S.; Powelldr., C. F. (outubro de 1947). «Observations on the Tracks of Slow Mesons in Photographic Emulsions*». Nature (em inglês) (4066): 453–456. ISSN 0028-0836. doi:10.1038/160453a0. Consultado em 10 de novembro de 2023
- ↑ von Essen, C. F.; Bagshaw, M. A.; Bush, S. E.; Smith, A. R.; Kligerman.M. M. (1987). «Long-term results of pion therapy at Los Alamos». International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics.: 1389–1398.
- ↑ Gell-Mann, M.; Renner, B. (1968). «"Behavior of current divergences under SU3×SU3"». Physical Review.: 2195–2199. doi:10.1103/PhysRev.175.2195
- ↑ S. J. Brodsky, G. F. de Teramond, H. G. Dosch and J. Erlich (2015). «"Light-Front Holographic QCD and Emerging Confinement"». Phys. Rep. (584,): 1-105
Bibliográficas
[editar | editar código-fonte]- Gerald Edward Brown e A. D. Jackson, The Nucleon-Nucleon Interaction, (1976) North-Holland Publishing, Amsterdã ISBN 0-7204-0335-9
Ligações externas
[editar | editar código-fonte]- Mésons no Particle Data Group
