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代 (粒子物理學)

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物質的代
種類 第一代 第二代 第三代
夸克
上型 上夸克 魅夸克 頂夸克
下型 下夸克 奇夸克 底夸克
輕子
帶電 電子 μ子 τ子
中性 電中微子 μ中微子 τ中微子

粒子物理學中,世代英语Generation)是基本粒子的一種分類。各代粒子之間的相異之處僅為量子數質量,但它們所涉及到的相互作用種類都是一樣的。

根據粒子物理學的標準模型,基本費米子共有三代。每一代有兩種輕子及兩種夸克。兩種輕子可分成帶電荷-1的(像電子)及中性的(中微子);而兩種夸克則可分成帶電荷−13的(下型)及帶電荷+23 的(上型)。

概要[编辑]

後一代粒子的質量要比前一代的要大,但是中微子可能是例外(它們的質量非零,但卻小得很,故現時還未有準確地測量出它們的質量)。比方說,第一代的電子質量只有0.511 MeV/c2,而第二代的μ子質量為106 MeV/c2,第三代的τ子質量則為1,777 MeV/c2(幾乎是質子質量的兩倍)。質量級列使得較後代的粒子會衰變至第一代的粒子,因此日常的物質原子)都是由第一代粒子所組成的。電子在原子核的周圍,而核則由質子中子構成,它們則是由上及下夸克所組成。第二及第三代的帶電基本粒子,並不會在一般的物質中出現,而只會在極高能量的環境下出現,例如宇宙射線粒子加速器。代這一個詞最早是由哈伊姆·哈拉里(Haim Harari)使用,並於1976年的法國勒斯烏舍(Les Houches)物理夏令營中正式提出[1] [2]

所有代的中微子都在宇宙間飄流着,但都很少會與一般物質產生相互作用[3]。科學家們希望,透過深入研究輕子各代間關係,可以有助於解釋基本粒子的質量比,以及在量子角度為質量本質之謎提供線索[4]

第四代[编辑]

至於第四代或更後代的粒子,科學家們認為是不太可能會存在的。有些反對第四代粒子存在可能的論證,是基於額外代的存在,會為精準的電弱可觀測量帶來微小的修正值;而測量結果對這些修正值的存在很不利。而且,CERN大型電子正子對撞機所量度的Z玻色子寬度,已經排除了有“輕”中微子(即質量小於45 GeV/c2))的第四代模型[5] 。然而,高能對撞機對第四代粒子的搜索仍然持續中,但到目前為止仍未觀測到任何第四代存在的證據[6][7]。在這些搜索中,第四代粒子的標記為第三代的符號外加一個撇號(例如:b′ 及t′)。

參考資料[编辑]

  1. ^ Harari, H. Beyond charm. (编) Balian, R.; Llewellyn-Smith, C.H. Weak and Electromagnetic Interactions at High Energy, Les Houches, France, Jul 5- Aug 14, 1976. Les Houches Summer School Proceedings. North-Holland. 1977: 613. 
  2. ^ Harari H.. Three generations of quarks and leptons//E. van Goeler, Weinstein R. (eds.). Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. 1977: p. 170. SLAC-PUB-1974. 
  3. ^ Experiment confirms famous physics model, 新聞稿. MIT News Office. 18 April 2007. 
  4. ^ M.H. Mac Gregor. A 'Muon Mass Tree' with α-quantized Lepton, Quark, and Hadron Masses. arXiv:hep-ph/0607233 [hep-ph]. 2006. 
  5. ^ D. Decamp et al. (ALEPH collaboration). Determination of the number of light neutrino species. Physics Letters B. 1989, 231 (4): 519. Bibcode:1989PhLB..231..519D. doi:10.1016/0370-2693(89)90704-1. 
  6. ^ C. Amsler et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics: b′ (4th Generation) Quarks, Searches for. Physics Letters B. 2008, 667 (1): 1–1340. Bibcode:2008PhLB..667....1P. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. 
  7. ^ C. Amsler et al. (Particle Data Group). Review of Particle Physics: t′ (4th Generation) Quarks, Searches for. Physics Letters B. 2008, 667 (1): 1–1340. Bibcode:2008PhLB..667....1P. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018.