מזון (חלקיק)

מזון (Meson) הוא חלקיק תת-אטומי המורכב מקווארק וקווארק-נגד (אנטי-קווארק). קווארק הוא חלקיק יסוד; אנטי-קווארק הוא הנגדי שלו. מזונים הם סוג של אדרונים (hadrons), כלומר חלקיקים מורכבים, ויש להם ספין שלם. לכן מזונים הם בוזונים (Bosons).

לרוב מזון מכיל קווארקים ב'טעמים' שונים (flavors). לדוגמה, קווארק למעלה עם אנטי-קווארק למטה יוצרים פאיון טעון חיובית. אם הקווארק והאנטי-קווארק הם מאותו טעם, מתקבל פאיון נייטרלי, ובמקרים אלה הם עלולים להתאיין, כלומר להתבטל זה מול זה, במהירות רבה יותר. למשל, הפאיון הטעון חי זמן ארוך יותר בכ-8.5 סדרי גודל מהפאיון הנייטרלי.

רוב המסה של המזונים מגיעה מאנרגיית הקשר הכרומודינמית. פירוש הדבר שהכוח שמחבר בין הקווארקים מוסיף הרבה "משקל" במובן של אנרגיה, יותר מהמסתם של הקווארקים עצמם. קיימים גם מצבים מעוררים של מזונים: חלקיקים עם אותם קווארקי ערכיות אבל עם אנרגיית קשר שונה. לדוגמה, מזון רו (rho) הוא מצב מעורר של הפאיון.

כל המזונים אינם יציבים ודועכים לחלקיקים אחרים. אורך החיים של המזון היציב ביותר הוא כ-51 נאנו-שניות.


ב-1934 חזה הידקי יוקאווה את קיומם של מזונים ככוח שקושר בין פרוטונים ונייטרונים בגרעין. ב-1936 התגלה המיואון, ושמו הוצע תחילה כ"מזון מו"; לאחר מכן התברר שהוא אינו מזון אלא לפטון (lepton). ב-1947 התגלה הפאיון, המזון הראשון וההאדרון הקל ביותר.

בשנות ה-50 וה-60 התגלו עשרות מזונים ובאריונים, מצב שכונה "גן החיות של החלקיקים". הבלבול נפתר באמצע שנות ה-60 עם מודל הקווארקים של מאריי גל-מן ויובל נאמן. המודל הראה שמזונים ובאריונים מורכבים מקווארקים, שקיימים בשישה טעמים עיקריים, ביניהם למעלה ולמטה.

כיום חוקרים גם מזונים אקזוטיים. בין אלה נמצאו טטראקווארקים, שהם מזונים עם ארבעה קווארקי ערכיות. נכון ל-2017 התגלו יותר מ-200 סוגי מזונים.

מזון הוא חלקיק קטן המורכב משני חלקיקים אחרים. אלו הם קווארק ואנטי-קווארק. קווארק הוא חלקיק יסוד. אנטי-קווארק הוא חלקיק ההפוך.

מזונים שייכים לקבוצה שנקראת אדרונים. אדרון הוא חלקיק שמורכב מחלקיקים אחרים. למזונים יש תכונה שנקראת ספין שלם. לכן הם נקראים בוזונים. בוזון הוא פשוט סוג של חלקיק.

יש מזונים שונים. דוגמה: קווארק למעלה ועוד אנטי-קווארק למטה עושים פאיון חיובי. אם הקווארק והאנטי-קווארק זהים, הם יכולים "להתאיין" זה מול זה. אז המזון נעלם מהר.

רוב המסה של המזונים לא מגיעה מהמסת הקווארקים. היא מגיעה מאנרגיה שקושרת את הקווארקים יחד. יש גם גרסאות אחרות של אותו מזון. למשל מזון רו הוא גרסה מעוררת של הפאיון.

כל המזונים נעלמים בסופו של דבר. המזון שהחזיק הכי הרבה זמן חי כ-51 נאנו-שניות.


בשנת 1934 חזו שמזונים מחזיקים את הכוח בתוך הגרעין. ב-1936 גילו חלקיק שנקרא מיואון. למיואון קראו תחילה "מזון מו". אחר כך גילו שהוא לא מזון, אלא חלקיק אחר.

ב-1947 גילו את הפאיון. בפעמונים של שנות ה-50 וה-60 מצאו הרבה חלקיקים. המדענים קראו לזה "גן חיות של חלקיקים". באמצע שנות ה-60 הגיע רעיון חדש: קווארקים. רעיון זה הסביר את כל החלקיקים.

היום חוקרים גם מזונים מיוחדים. נמצאו טטראקווארקים, שהם מזונים עם ארבעה קווארקים. עד 2017 ידועים מעל 200 מזונים.