介子

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介子
自旋为0的介子形成了一个九重态
组成复合粒子 - 夸克反夸克
强子
基本相互作用强核力弱核力电磁力引力
理论汤川秀树(1935年)
发现1947年
类型~140(介子列表
自旋整数

介子自旋为整数、重子数为零的强子,参与强相互作用。介子属于强子类。它是比电子重的带电或不带电的粒子

根据夸克模型,介子是由一个下夸克和一个反上夸克组成的束缚态,这一对夸克和反夸克可以不同味,例如
π+
=(
u

d
);也可以同味,例如
J/ψ
=(
c

c
),由同味的夸克和反夸克组成的介子被称作夸克偶素

自旋为0的介子,在量子场论中是用标量波函数描述,根据其宇称为-1或+1分别称为赝标介子和标量介子。自旋为1的介子,在量子场论中是用矢量波函数描述,根据其宇称为-1或+1分别称为矢量介子或轴矢介子。

历史[编辑]

1934年,汤川秀树预测介子的存在与其近似的质量,介子用来作为核力的载体,核力用来维持住原子核,若没有核力,所有含两个以上质子的原子核其质子将会因为电磁斥力的关系而分离。汤川称这个载体粒子为meson,名称来自希腊字mesos,意义是中间,会这么称呼是因为他预期其质量在电子与质子之间(应该为电子的200倍),质子的质量约是电子的1836倍,汤川最初称它为“mesotron”,不过后来被海森堡纠正。海森堡指出希腊字的“mesos”里面没有“tr”。

1936年,美国物理学家卡尔·戴维·安德森宇宙射线中发现一种带单位正电荷或负电荷的粒子,质量为电子的206.77倍,人们以为它就是汤川秀树预言的介子,把它叫做μ介子,后来发现这种粒子其实并不参与强相互作用,是一种轻子,所以改名μ子

1947年英国物理学家塞西尔·鲍威尔在宇宙射线中又发现一种粒子,带单位正电荷或负电荷,质量为电子的273倍,与核子有很强的相互作用,平均寿命2.60310×10-8秒,这才是汤川秀树预言的介子,叫做π介子。π+介子和π-介子互为反粒子。1950年又发现π0介子。

命名[编辑]

L = 0, 1, 2, 3时介子的角动量量子数
自旋量子数S 轨道角动量量子数L 总角动量量子数J
宇称P
P=(−1)L+1
C-宇称C
C=(−1)L+S
JPC
0 0 0 + 0−+
1 1 + 1+−
2 2 + 2−+
3 3 + 3+−
1 0 1 1−−
1 2, 1, 0 + + 2++, 1++, 0++
2 3, 2, 1 3−−, 2−−, 1−−
3 4, 3, 2 + + 4++, 3++, 2++
L = 0, 1, 2, 3时介子的类型
类型 自旋量子数S 轨道角动量量子数L 总角动量量子数J 宇称P JP
赝标量介子英语Pseudoscalar meson(Pseudoscalar meson) 0 0 0 0
标量介子英语Scalar meson(Scalar meson) 1 1 0 + 0+
矢量介子英语Vector meson(Vector meson) 1 0, 2 1 1
轴矢量介子英语Pseudovector meson(Axial-vector meson) 0, 1 1 1 + 1+
赝张量介子(Pseudotensor meson) 1 1 2 2
张量介子(Tensor meson) 1 1, 3 2 + 2+
更多

轴矢量介子又称赝矢量介子(Pseudovector meson)。

介子的分类与命名

无味介子的命名(味量子数等于0)
JPC 0−+, 2−+, 4−+, ... 1+−, 3+−, 5+−, ... 1−−, 2−−, 3−−, ... 0++, 1++, 2++, ...
2S+1LJ I 1(S, D, …)J 1(P, F, …)J 3(S, D, …)J 3(P, F, …)J


1 π+
π0
π-
b+
b0
b-
ρ+
ρ0
ρ-
a+
a0
a-


0 η
η′
h
h′
ω
ϕ′
f
f′
0 ηc hc ψ†† χc
0 ηb hb ϒ χb
0 ηt ht θ χt
1 Πc Zc Rc Wc
1 Πb Zb Rb Wb
1 Πt Zt Rt Wt

C-宇称只与中性介子有关。

††JPC=1−−,1³S1时ψ介子被称为
J/ψ
介子

由于一些符号可能指向一个以上的粒子,因此有一些额外的规则:

  • JPC=0的是标量介子,JPC=1是矢量介子,对于其余的介子,J数被添加到下标:a0a1χc1等。
  • 对于大多数ψϒχ的状态,通常会增加能级信息的表示:ϒ(1S)ϒ(2S)。第一个数字是主量子数,字母是能级符号L,省略了多重性,因为它隐含在符号中,J在需要时标识:χb1(1P),如果没有获得光谱信息,则在括号中添加质量(单位:MeV/c2):ϒ(9460)
  • 符号不能区分干净夸克态和胶球态,因此胶球使用同样的标记方案。对于具有JPC奇特量子数 (JPC = 0−−,0+−、2+−、4+− …、1−+、3−+、5−+ …)的介子,使用与JP相同介子的相同符号,将J标识出,同位旋(I=0)的JPC = 1−+标记为ω1。当粒子的量子数未知时被称为X,Y,Z,在括号中用质量表示。
味介子的命名

  • 混合产生,短寿命的PC = +1),长寿命的PC = -1)。
  • 如果JPC是正规级数,包括正宇称 (JP = 0+, 2+, …)和负宇称 (JP = 1, 3, …)在符号上添加上标()。
  • 如果不是赝标量介子(JP = 0)或矢量介子(JP = 1)将(JPC)添加为符号下标。
  • 当介子的共振态已知时,在括号中加上。当共振状态未知时,在括号中添加质量(单位:MeV/c2)。介子处于基态时,括号中不加任何东西。

参见[编辑]

外部链接[编辑]

最新发现[编辑]