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{{NoteTA|G1=物理學}}

'''π介子偶素'''是一种[[奇異原子|奇异原子]]，由两个[[π介子]]——一个 {{次原子粒子|Pion+|link=yes}}[[介子]]和一个 {{次原子粒子|Pion-|link=yes}}介子所组成。被[[粒子加速器]]加速后的[[质子]]束与靶[[原子核]]之间相互作用的过程中可产生π介子偶素。

根据{{le|手性微扰理论|Chiral perturbation theory}}的预测，π介子偶素的[[指数衰减#平均寿命|寿命]]极短，约为2.89<span style="white-space:nowrap;margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>&#x2212;15</sup>&nbsp;s；[[放射性#衰变|衰变]]后的产物一般为两个 {{次原子粒子|Pion0|link=yes}}介子，也有一小部分衰变为两个[[光子]]。

== 历史 ==

2006年，[[歐洲核子研究組織|欧洲核子研究中心]]（CERN）的{{le|NA48/2实验|NA48 experiment}}公布了带电[[K介子]]的衰变中，π介子偶素的产生与衰变的证据。他们在分析研究了最终产物为三个π介子的反应 K<sup>±</sup>&nbsp;→&nbsp;π<sup>±</sup>(ππ)<sub>atom</sub>&nbsp;→&nbsp;π<sup>±</sup>π<sup>0</sup>π<sup>0</sup> 的π介子对的质量分布后，认为此反应中生成了理论模型预测的π介子偶素<ref name="hep-ex/0511056">{{cite journal|title=Observation of a cusp-like structure in the ''π''<sup>0</sup>''π''<sup>0</sup> invariant mass distribution from ''K''<sup>±</sup>&nbsp;→&nbsp;''π''<sup>±</sup>''π''<sup>0</sup>''π''<sup>0</sup> decay and determination of the ''ππ'' scattering lengths|url=http://ac.els-cdn.com/S0370269305017570/1-s2.0-S0370269305017570-main.pdf?_tid=8f87fa38-26c1-11e5-adaf-00000aacb35e&acdnat=1436505028_8fc2377947dbd7011a881ddacfc07810|first1=J. R.|journal= Physics Letters B |issue=2–3|doi=10.1016/j.physletb.2005.11.087|year=2006|volume=633|pages=173–182|arxiv=hep-ex/0511056|bibcode=2006PhLB..633..173N|displayauthors=etal|last1=Batley}}</ref>。后续的研究精确地测量了S波π介子的[[散射长度]]；实验结果已于2009年发表<ref name="na48">{{cite journal|title=Determination of the S-wave ''ππ'' scattering lengths from a study of ''K''<sup>±</sup>→''π''<sup>±</sup>''π''<sup>0</sup>''π''<sup>0</sup> decays|url=http://link.springer.com/content/pdf/10.1140%2Fepjc%2Fs10052-009-1171-3.pdf|first1=J. R.|journal=[[European Physical Journal C]]|issue=4|doi=10.1140/epjc/s10052-009-1171-3|year=2009|volume=64|pages=589–608|arxiv=0912.2165|bibcode=2009EPJC...64..589B|displayauthors=etal|last1=Batley|access-date=2017-09-06|archive-date=2022-01-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20220120235427/http://link.springer.com/content/pdf/10.1140/epjc/s10052-009-1171-3.pdf|dead-url=no}}</ref>。

CERN的DIRAC实验测量了π介子偶素的寿命，并已于2011年发表。科学家们从1.5<span style="white-space:nowrap;margin-left:0.25em;margin-right:0.15em">×</span>10<sup>9</sup>个事件中筛选出21227对偶素，统计误差被控制在~9%<ref name="hep-ph/9808407">{{cite journal|title=Determination of ''ππ'' scattering lengths from measurement of ''π''<sup>+</sup>''π''<sup>−</sup>''π''<sup>+</sup>''π''<sup>−</sup> atom lifetime|first1=B.|journal=Physics Letters B|issue=1-2|doi=10.1016/j.physletb.2011.08.074|year=2011|volume=704|pages=24–29|arxiv=1109.0569|bibcode=2011PhLB..704...24A|displayauthors=etal|last1=Adeva}}</ref>。测量结果为
:<math>\tau_\mathrm{exp.}=(\left. 3.15^{+0.20}_{-0.19}\right|_\mathrm{stat} \left. ^{+0.20}_{-0.18}\right|_\mathrm{syst} ) \times 10^{-15} \mathrm{s}</math>，其中“stat”表示统计误差，“syst”表示系统误差。

上述的一系列实验都将为[[量子色动力学]]在低能条件下的理论预测提供关键性的测试。<ref name="urlA Monte Carlo calculation of the pionium break-up probability">{{cite journal|title=A Monte Carlo calculation of the pionium break-up probability with different sets of pionium target cross sections|first1=C.|last2=Schumann|first2=M.|journal= Journal of Physics B |issue=21|doi=10.1088/0953-4075/36/21/007|year=2003|volume=36|pages=4273|arxiv=physics/0306161|bibcode=2003JPhB...36.4273S|last3=Afanasyev|first3=L. G.|last4=Heim|first4=T.|last1=Santamarina}}</ref>

== 流行文化 ==
2014年播出的[[日本电视动画]]《[[宇宙浪子]]》中，主角丹迪借助π介子偶素（{{lang-ja|パイオニウム}}）作为能源进行星际旅行。

== 相关条目 ==
* {{le|偶素|Onium}}
* {{le|介子型分子|Mesonic molecule}}

== 参考文献 ==
{{reflist}}
[[Category:奇異原子]]
[[Category:介子]]
[[Category:偶素]]
[[Category:粒子物理學小作品]]