ρ介子

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粒子物理學中,ρ介子是一種壽命短的重子,它的同位旋三重態是由ρ+
ρ0
ρ
所表示。除了π介子K介子,ρ介子是最輕的強相互作用粒子,三種態的質量都大概在770 MeV左右。ρ+
ρ0
間應該有一個小的質量差,是由粒子自身的電磁能所造成的,同時輕夸克質量所造成的同位旋破缺也會帶來一點的質量差;然而,現時的實驗指出這樣的質量差差額上限為0.7 MeV。

ρ介子的壽命很短,其衰變寬度約為145 MeV,還有很奇怪的一點是,ρ介子的共振寬度並不能用布萊特-維格納分佈(Breit-Wigner distribution)來描述。ρ介子主衰變模式的產物為一對π介子,其分支比達99.9%。

在重子的德·魯胡拉-喬吉-格拉肖描述(De Rujula-Georgi-Glashow description)中,ρ介子可被視為夸克與反夸克的束縛態,同時也是π介子的受激版本。跟π介子不一樣的是,ρ介子的自旋j=1(向量介子),而且質量要大很多。π介子和ρ介子的質量差,是來自夸克與反夸克間一股大的超精細相互作用。但德·魯胡拉-喬吉-格拉肖描述則用意外來解釋這質量差,而不是手性對稱破缺,因此這點也成為了反對該描述的主要根據。

ρ介子可被視為自發破缺規範對稱規範玻色子,具有突現的局部特點(從QCD而來)。注意破缺的規範對稱(也叫隱藏局部對稱),與作用於總體手性對稱是有區別的。哈沃德·喬吉在他的一篇論文《手性對稱的向量極限》中,就有描述這一點,論文中他還把大部份有關隱藏局部對稱的文獻,歸入非線性σ模型[1]

ρ介子是規範玻色子的這個觀點,最近被一套叫AdS/QCD的理論方案所強化,該方案應用了從弦理論衍生的AdS/CFT。在這套方案中,有一片小的外加度,叫反德西特空間(anti de Sitter space)。總體味對稱被提昇為五度的規範對稱“向量極限”,而這一對稱會在空間的邊界破缺成同位旋。ρ介子是五度空間中最輕的卡魯扎-克萊因共振態。這套方案的好處是,能夠對ρ介子的相互作用作出量化預測。這些預測的誤差一般都在10%以內。對於這種五度空間描述是否還具有微擾控制,這一點仍存在疑問,因此是現行研究的活躍課題。在概念上,AdS/QCD方案原則上與《手性對稱的向量極限》很接近。如果把第五度空間解構,就會得出一套有效場論,與“向量極限”所描述的很像。

Rho mesons
粒子名稱 粒子
符號
反粒子
符號
內含
夸克[2]
靜止質量 (MeV/c2) IG JPC S C B' 平均壽命 (s) 一般衰變產物

(>所有衰變的5%)

帶電ρ介子[3] ρ+
(770)
ρ
(770)
u d 775.4±0.4 1+ 1 0 0 0 ~4.5×10−24[a][b] π±
+ π0
中性ρ介子[3] ρ0
(770)
ρ0
(770)
\mathrm{\tfrac{u\bar{u}-d\bar{d}}{\sqrt 2}}\, 775.49±0.34 1+ 1−− 0 0 0 ~4.5×10−24[a][b] π+
+ π

[a] ^ 粒子數據小組的報告中寫的是共振寬度(Γ)。轉換式為τ = ħΓ,可得上述壽命τ,其中ħ為約化普朗克常數
[b] ^ 實際數值取決於所用的測量方法。詳見參考資料。

參考資料[编辑]

  1. ^ H. Georgi. (1990) "Vector Realization of Chiral Symmetry." inSPIRE Record
  2. ^ C. Amsler et al. (2008): Quark Model
  3. ^ 3.0 3.1 C. Amsler et al. (2008): Particle listings – ρ