パイ中間子（パイちゅうかんし、π–meson）は、核子を相互につなぎ原子核を安定化する引力（強い相互作用）を媒介するボソンの一種である。パイ粒子、パイオン（Pion）とも呼ぶ。当時大阪大学の講師であった湯川秀樹が、その存在を中間子論で予言した。その線量分布の特性から負電荷のパイオンはスイスやカナダでがん治療に用いられている。π中間子はスピンが0で、第一世代のクォークからなる。種別はπ、π、πの3種類がある。πはアップクォークと反ダウンクォークからなり、πはダウンクォークと反アップクォークからなる。この二つは互いに粒子・反粒子の関係となっている。πは自分自身が反粒子である。荷電π中間子の質量は約139 MeV/c、寿命が2.6 × 10 秒。主な崩壊モードでは反ミュー粒子とミューニュートリノに崩壊する。πはわずかに軽く、質量が約135 MeV/cで寿命が8.4 × 10 秒である。主な崩壊モードでは光子2つに崩壊する。1935年に湯川秀樹が提唱した。陽子間の電気的斥力を超え、電荷を持たない中性子をも結合させて原子核を安定なものにする核力（強い相互作用）を媒介する粒子が存在し、その予想質量が 100MeV 程度と電子（約 0.5MeV）と核子（約 900MeV）の中間に当たることから中間子と名づけられた。セシル・パウエルの率いるチームが、1947年に実験によって電荷を持つパイ中間子を発見した。この時代にはまだパイ中間子を生成できるほど高エネルギーの粒子加速器が存在していなかった。そのため、チームは代りに原子核乾板を設置した観測気球を宇宙線を受ける高度まで上げ、気球を回収後、顕微鏡による検査で電荷を持つパイ中間子の軌道を発見した。これらの業績から、1949年に湯川秀樹および1950年にセシル・パウエルがノーベル物理学賞を受賞した。πはπと比べると電荷を持たず、また寿命が極めて短いため軌跡を観測するのが困難で、そのため、πは1950年に発見された。

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