ಮೆಸಾನ್

ಅಮೆರಿಕದ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಾದ ಸಿ. ಡಿ. ಆಂಡರ್‌ಸನ್ ಮತ್ತು ಎಸ್. ಎಚ್. ನೆಡ್ಡರ್‌ಮೇಯರ್ ವಿಶ್ವಕಿರಣಗಳನ್ನು ಕುರಿತು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ (1936) ಮೋಡ ಮುಸುಕಿದಂತಿರುವ ಕೆಲವು ಛಾಯಾಚಿತ್ರ ಫಲಕಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದಾಗ ಅವರಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಯ 207 ರಷ್ಟರ ಹೊಸ ಕಣಗಳ ಪುರಾವೆ ದೊರೆಯಿತು. ಇವಕ್ಕೆ ಈಗ ಮ್ಯೂಯಾನುಗಳೆಂದು ಹೆಸರಿದೆ. μ⁺ ಮತ್ತು μ^- ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ +e ಮತ್ತು -e ವಿದ್ಯುದಾವೇಶಗಳಿವೆ. ಇವುಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿ ಅತ್ಯಲ್ಪ (2.198X10^-6 ಸೆಕೆಂಡು).

μ+ → β+ + +v + vμ μ- → β- + -v + vμ 

ಇಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನನ್ನು β^-, ಪಾಸಿಟ್ರಾನನ್ನು β⁺, ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋವನ್ನು v ಮತ್ತು ಮ್ಯೂನ್ಯೂಟ್ರಿನೋವನ್ನು vμ ಎಂಬ ಪ್ರತೀಕಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಿದೆ. ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಮತ್ತು ಮ್ಯೂನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗಳ ಪ್ರತಿಕಣಗಳನ್ನು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ v ಮತ್ತು vμ ಎಂಬ ಪ್ರತೀಕಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಿದೆ.

ಮೆಸಾನ್ ಕಣಗಳ ರಾಶಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಗಿಂತಲೂ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು. ಪ್ರೋಟಾನಿನ ರಾಶಿಗಿಂತಲೂ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ. ಇದನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ ಆಂಡರ್‌ಸನ್ ಮತ್ತು ನೆಡ್ಡರ್‌ಮೇಯರ್ ಈ ಕಣಗಳಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭದಲ್ಲಿ ಮೆಸೊಟ್ರಾನ್ ಎಂಬ ಹೆಸರನ್ನು ಇತ್ತರು. ಭಾರತದ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿ ಎಚ್. ಜೆ. ಭಾಭಾ ಅವರು ಮೆಸೊಟ್ರಾನ್ ಎಂಬ ಹೆಸರಿನ ಬದಲು ಮೆಸಾನ್ ಎಂಬ ಹೆಸರನ್ನು ಸೂಚಿಸಿದರು (1939). ಹೀಗಾಗಿ ಕೆಲಕಾಲ ಈ ಕಣಗಳಿಗೆ ಮೆಸಾನ್ ಎಂಬ ಹೆಸರೇ ಇತ್ತು. ಈ ಬಗ್ಗೆ ಲಭಿಸಿರುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ಜ್ಞಾನದ ಸಲುವಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ ರಾಶಿಗಿಂತಲೂ ಕಡಿಮೆ ರಾಶಿ ಹೊಂದಿರುವ ಈ ಕಣಗಳ ಸ್ಪಿನ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂಖ್ಯೆ ಶೂನ್ಯ ಇಲ್ಲವೆ ಪೂರ್ಣಾಂಕವಾಗಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಅಂಥ ಕಣಗಳನ್ನು ಮೆಸಾನುಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯುವುದಿದೆ. ಈ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ, μ ಮೆಸಾನುಗಳೆಂದು ಹಿಂದೆ ಕರೆಯುತ್ತಿದ್ದ ಕಣಗಳ ಸ್ಪಿನ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಂಖ್ಯೆ 1/2 ಆಗಿರುವ ಈ ಕಣಗಳನ್ನು μ ಮೆಸಾನುಗಳೆಂದು ಕರೆಯದೆ ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ಗಳೆಂದೇ ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಮೆಸಾನುಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ π, K ಮತ್ತು n ಮೆಸಾನುಗಳು ಎಂಬ ಮೂರು ಬಗೆಗಳಿವೆ. ಈ ಕಣಗಳೆಲ್ಲ ವಿಶ್ವಕಿರಣಗಳ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ ಕೂಡಿರುವಂಥವು; ಬಲು ಬೇಗ ಕ್ಷೀಣಿಸುವಂಥವು.

ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿದ ಸುಮಾರು ಹತ್ತು ವರ್ಷಗಳ ಅನಂತರ ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನ ಸಿ. ಎಫ್. ಪೊವೆಲ್ ಪೈಯಾನ್ π ಮೆಸಾನುಗಳೆಂಬ (π⁺, π^- ಮತ್ತು π⁰) ಹೊಸ ಕಣಗಳನ್ನು ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿದ. π⁺ ಮತ್ತು π^- ಮೆಸಾನುಗಳ ರಾಶಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ರಾಶಿಯ 273 ರಷ್ಟು; ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ +e ಮತ್ತು -e, π⁰ ಮೆಸಾನಿನ ಕಣ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶರಹಿತ. ಇದರ ರಾಶಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಯ 264ರಷ್ಟು. π^- ಮೆಸಾನುಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಬೀಜಗಳಿಂದ ಹೆಚ್ಚು ಆಕರ್ಷಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. π⁺ ಮೆಸಾನುಗಳು ಪರಮಾಣು ಬೀಜಗಳಿಂದ ವಿಕರ್ಷಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಬೀಜಕಣಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಕಂಡುಬರುವ ಆಕರ್ಷಣ ಬಲಕ್ಕೆ ಮೆಸಾನುಗಳೇ ಮೂಲಕಾರಣ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿದೆ. π± ಮೆಸಾನುಗಳ ಜೀವಿತಕಾಲ 2.6X10^-8 ಸೆಕೆಂಡ್.

π- → μ- + -vμ π+ → μ+ + vμ π0 → ಗ್ಯಾಮ ಕಿರಣ (267 MeV) 

ಅಧಿಕಶಕ್ತಿಯ (300 MeV ಗಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚು) ಪ್ರೋಟಾನುಗಳು ಪರಮಾಣು ಬೀಜಗಳೊಡನೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸುವಂತೆ ಏರ್ಪಡಿಸಿ ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ π ಮೆಸಾನುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು.

π ಮೆಸಾನುಗಳಿಗಿಂತಲೂ ಅಧಿಕ ರಾಶಿಯುಳ್ಳ K ಮೆಸಾನುಗಳೆಂಬ (K⁺, K^-, K⁰₁ ಮತ್ತು K⁰₂) ಎಂಬ ಮತ್ತೊಂದು ಗುಂಪಿನ ಮೆಸಾನುಗಳೂ ಇವೆ. K± ಮೆಸಾನುಗಳ ರಾಶಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಯ 967.6ರಷ್ಟು. ±e ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಹೊಂದಿದೆ; ಸರಾಸರಿ ಜೀವಿತಕಾಲ 1.2X10^-8 ಸೆಕೆಂಡ್. K⁰ ಮೆಸಾನುಗಳ ರಾಶಿ K⁺ ಮೆಸಾನುಗಳ ರಾಶಿಗಿಂತಲೂ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು. ಜೀವಿತಕಾಲ ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ 8.7X10^-11 ಸೆಕೆಂಡ್ ಮತ್ತು 5.3X10^-8 ಸೆಕೆಂಡ್. K ಮೆಸಾನುಗಳು ಕ್ಷೀಣಿಸಿದಾಗ π ಮೆಸಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಮ್ಯೂಯಾನ್‌ಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. 2 GeV ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯುಳ್ಳ ಪ್ರೋಟಾನುಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಬೀಜಗಳೊಡನೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸುವಂತೆ ಏರ್ಪಡಿಸಿ ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ K ಮೆಸಾನುಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು.

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಾಶಿಯ 1073 ರಷ್ಟು ರಾಶಿಯಿರುವ ಮತ್ತೊಂದು ಕಣಕ್ಕೆ n ಮೆಸಾನ್ ಎಂದು ಹೆಸರು. ಇದು ವಿದ್ಯುದಾವೇಶರಹಿತ ಕಣ; ಸರಾಸರಿ ಜೀವಿತಕಾಲ 10^-19 ಸೆಕೆಂಡ್. π⁺ ಮೆಸಾನುಗಳು ಡ್ಯೂಟೆರಾನ್ ಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿದಾಗ n ಮೆಸಾನುಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಈಟಾ (n) ಮೆಸಾನುಗಳು ಕ್ಷಯಿಸಿ π ಮೆಸಾನುಗಳು, ಗ್ಯಾಮ ಕಿರಣಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನುಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ.

n → 2 ಗ್ಯಾಮ ಕಿರಣಗಳು + 2 ಪ್ರೋಟಾನುಗಳು + π0 n → 3π n → π+ + π0 + π-