ρ介子簡(jiǎn)介

在粒子物理學(xué)中，ρ介子是一種壽命短的強(qiáng)子，它的同位旋三重態(tài)是由ρ 、ρ⁰及ρ^?所表示。除了π介子及K介子，ρ介子是最輕的強(qiáng)相互作用粒子，三種態(tài)的質(zhì)量都大概在770MeV左右。ρ 及ρ⁰間應(yīng)該有一個(gè)小的質(zhì)量差，是由粒子自身的電磁能所造成的，同時(shí)輕夸克質(zhì)量所造成的同位旋破缺也會(huì)帶來(lái)一點(diǎn)的質(zhì)量差；然而，現(xiàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)指出這樣的質(zhì)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(diǎn)是，ρ介子的共振寬度并不能用布賴特-維格納分布(Breit-Wigner distribution)來(lái)描述。ρ介子主衰變模式的產(chǎn)物為一對(duì)π介子，其分支比達(dá)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(tài)，同時(shí)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（矢量介子），而且質(zhì)量要大很多。π介子和ρ介子的質(zhì)量差，是來(lái)自夸克與反夸克間一股大的超精細(xì)相互作用。但德·魯胡拉-喬吉-格拉肖描述則用意外來(lái)解釋這質(zhì)量差，而不是手性對(duì)稱破缺，因此這點(diǎn)也成為了反對(duì)該描述的主要根據(jù)。

ρ介子可被視為自發(fā)破缺規(guī)范對(duì)稱的規(guī)范玻色子，具有突現(xiàn)的局部特點(diǎn)（從QCD而來(lái)）。注意破缺的規(guī)范對(duì)稱（也叫隱藏局部對(duì)稱），與作用于味的總體手性對(duì)稱是有區(qū)別的。哈沃德·喬吉在他的一篇論文《手性對(duì)稱的矢量極限》中，就有描述這一點(diǎn)，論文中他還把大部分有關(guān)隱藏局部對(duì)稱的文獻(xiàn)，歸入非線性σ模型。

重子（Baryon）是一個(gè)現(xiàn)代粒子物理學(xué)名詞，在標(biāo)準(zhǔn)模型理論中，“重子”這一名詞是指由三個(gè)夸克（或者三個(gè)反夸克組成的“反重子”）組成的復(fù)合粒子。在這理論中它是強(qiáng)子的一類(lèi)。值得注意的是，因?yàn)橹刈訉儆趶?fù)合粒子，所以“不是”基本粒子。最常見(jiàn)的重子有組成日常物質(zhì)原子核的質(zhì)子和中子，合稱為核子。其它重子中，有比這兩種粒子更重的粒子，所謂的超子。重子這個(gè)稱呼是指其質(zhì)量相對(duì)重于輕子和介于兩者之間的介子起的。

重子是強(qiáng)相互作用的費(fèi)米子，也就是說(shuō)它們遵守費(fèi)米-狄拉克統(tǒng)計(jì)和泡利不相容原理，它們通過(guò)組成它們的夸克參加強(qiáng)相互作用。同時(shí)它們也參加弱相互作用和引力。帶電荷的重子也參加電磁力作用。

重子與由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克組成的介子一起被合稱為強(qiáng)子。強(qiáng)子是所有強(qiáng)相互作用的粒子的總稱。

質(zhì)子是唯一獨(dú)立穩(wěn)定的重子。中子假如不與其它中子或者質(zhì)子一起組成原子核的話就不會(huì)穩(wěn)定，并產(chǎn)生衰變。

同位旋（Isospin），為與強(qiáng)相互作用相關(guān)的量子數(shù)。1932年，海森堡為解釋新發(fā)現(xiàn)中子的對(duì)稱性而引入同位旋。對(duì)于強(qiáng)力相同而電荷不同的粒子，可以看作是相同粒子處在不同的電荷狀態(tài)，我們用同位旋來(lái)描述這種狀態(tài)。同位旋并不是自旋，也不具有角動(dòng)量的單位。它是無(wú)量綱的一個(gè)物理量。之所以叫做“同位旋”，只是因?yàn)槠鋽?shù)學(xué)描述與自旋很類(lèi)似。

在強(qiáng)相互作用過(guò)程中，同位旋守恒，但在弱相互作用、電磁相互作用過(guò)程中，同位旋不一定守恒。強(qiáng)子的同位旋反映了組成強(qiáng)子的上夸克和下夸克之間的對(duì)稱性。同位旋守恒是味守恒的一種。

三重態(tài)（英語(yǔ)：Triplet state），也稱三線態(tài)，指的是自旋多重性為3的分子。三重態(tài)分子的能級(jí)在磁場(chǎng)中裂分，在光譜中原來(lái)的一條能級(jí)線裂分為三條線。當(dāng)分子中含有兩個(gè)未配對(duì)的、自旋方向相同的電子時(shí)，該分子處于三重態(tài)。 2100433B

μ子與同屬于輕子的電子和τ子具有相似的性質(zhì)，人們至今未發(fā)現(xiàn)輕子具有任何內(nèi)部結(jié)構(gòu)。歷史上曾經(jīng)將μ子稱為μ介子，但現(xiàn)代粒子物理學(xué)認(rèn)為μ子并不屬于介子。

每一種基本粒子都有與之對(duì)應(yīng)的反粒子，μ子的反粒子是反μ子(反渺子,antimuon)。反μ子（μ ）與μ子（μ^-）相比只是帶一個(gè)單位的正電荷，質(zhì)量、自旋等性質(zhì)完全相同，因此又叫做正μ子。

與其他帶電的輕子一樣，μ子有一個(gè)與之伴隨的中微子——μ中微子（ν_μ）。μ中微子與電中微子ν_e參與的反應(yīng)不同，是兩種不同的粒子。

μ子的質(zhì)量為105.7MeV/c²，大約是電子質(zhì)量的200倍。由于μ子的性質(zhì)與電子相似，因而可以把μ子想象成一個(gè)“加重版”的電子。由于質(zhì)量更大，μ子在電磁場(chǎng)中的加速和偏轉(zhuǎn)比電子要慢，發(fā)出的軔致輻射也較電子少，這使得μ子比相同能量的電子能夠穿透更厚的物質(zhì)。例如，宇宙射線中的μ子能夠穿透厚達(dá)數(shù)百千米的大氣層到達(dá)地表，甚至能到達(dá)數(shù)百米深的礦井之中。

μ子的質(zhì)量和能量遠(yuǎn)大于常見(jiàn)放射性衰變的衰變能，因此μ子不能通過(guò)放射性衰變產(chǎn)生。μ子可以在加速器上進(jìn)行的高能物理實(shí)驗(yàn)中通過(guò)強(qiáng)子參與的核反應(yīng)產(chǎn)生，此外，宇宙射線與地球大氣作用也會(huì)產(chǎn)生大量μ子，這也是已知唯一的天然的μ子來(lái)源。

μ子是一種不穩(wěn)定的亞原子粒子，平均壽命為2.2微秒。與其他不穩(wěn)定的亞原子粒子相比，μ子的壽命相對(duì)較長(zhǎng)（僅短于中子的881.5秒）。

Υ介子（?）是一種由底夸克和它的反粒子構(gòu)成的無(wú)味的介子。它由費(fèi)米國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室的E288協(xié)作于1977年發(fā)現(xiàn)，領(lǐng)導(dǎo)者為1988年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主利昂·萊德曼。這也是第一種被發(fā)現(xiàn)的含有底夸克的離子，因?yàn)樗钶p，生成時(shí)不需要其他大質(zhì)量的離子。它的平均壽命為1.21×10^-20s，質(zhì)量約為9.46GeV/c²。

底夸克是帶有電荷?1?₃e的 第三代夸克，又稱為美夸克。雖然量子色動(dòng)力學(xué)描述每一種夸克的方法都很類(lèi)似，由于底夸克帶有很大的裸質(zhì)量（約為4.2GeV/c2，稍微多過(guò)質(zhì)子質(zhì)量的四倍)，而且CKM矩陣的元素V_ub與V_cb的數(shù)值很小，因此底夸克擁有獨(dú)特的標(biāo)簽。當(dāng)做實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用一種稱為底貼簽的技術(shù)，可以很容易地辨識(shí)出它的蹤跡。由于CP破壞涉及到三代的夸克，因此研究CP破壞比較合適使用的粒子是含有底夸克的介子。BaBar實(shí)驗(yàn)、Belle實(shí)驗(yàn)與LHCb實(shí)驗(yàn)都正在進(jìn)行這類(lèi)實(shí)驗(yàn)。

幾乎所有頂夸克的衰變都會(huì)產(chǎn)生底夸克，希格斯玻色子的衰變也常會(huì)產(chǎn)生底夸克。1973年，為了解釋CP破壞，物理學(xué)者小林誠(chéng)與益川敏英預(yù)言底夸克的存在。海姆·哈拉里在1975年將這粒子命名為底夸克。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的利昂·萊德曼研究團(tuán)隊(duì)于1977年做通過(guò)粒子碰撞實(shí)驗(yàn)制成底夸克偶素，從而發(fā)現(xiàn)底夸克。由于“發(fā)現(xiàn)對(duì)稱性破缺的來(lái)源，并預(yù)測(cè)了至少三大類(lèi)夸克在自然界中的存在”，小林誠(chéng)與益川敏英榮獲2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。有一些學(xué)者稱底夸克為“美夸克”，但至今為止，“底夸克”仍舊是最常用的名稱。