奇异粒子qiyi lizi
带有非零奇异数的强子。奇异数是描写强子内部性质的一个量子数(记为s)。
1947年以前,已经发现的“基本粒子”有电子e、光子γ、中子n,质子p、中微子v、π介子和μ介子。当时,人们以为已经找到了物质结构的底层。但是,1947年英国的罗彻斯特(G.D.Rochester)和巴特勒(C.C.But-ler)从大量的宇宙线的照片中,发现了两个成V字形的径迹,并推算出它们是由质量约为电子质量1 000倍的新型中性粒子衰变而来的荷电粒子,当时称这种新型的中性粒子为V粒子,它们只在能量超过109电子伏的高能粒子碰撞反应中才能产生。50年代,在高能加速器实验中也发现了这种粒子。当π-和p作高能碰撞时,产生了两种新的粒子△0和K0,它们具有和v粒子同样的性质。从实验的有效截面分析,它们应当具有强相互作用,它们产生得很快,可是它们的衰变却很慢。例如:△0→ρ+π,K0→π++π-其平均寿命都在10-10秒的量级,是典型的弱相互作用的粒子(强衰变粒子平均寿命为10-23秒的量级)。而△0和K0的衰变产物又都是强子,这是一个谜团。这种新型粒子具有这种产生快、衰变慢,或者说强产生、弱衰变的奇异性质,当时就把具有这样性质的一类粒子统称为奇异粒子。
如何解决奇异粒子的强产生、弱衰变之间的矛盾呢? 1953~1954年间,西岛(Nishijima)和盖尔曼(Gell-Mann)独立地提出了一个奇异量子数的概念,从而解决了这个问题。他们认为,“基本粒子”除了原有的质量、电荷、自旋、同位旋、重子数等量子数之外,还应当有一个称为奇异数的量子数,通常记为s。并假定在强相互作用中奇异数应该守恒,奇异数不守恒的过程只能是弱作用的过程。还规定在奇异粒子发现之前所发现的老的“基本粒子”的奇异数都是零,而所有奇异粒子的奇异数均不为零。这样由老粒子相互碰撞产生的奇异粒子,由于奇异数守恒必须要成对产生而不能单独产生。在上面强产生例子中π-+p→k0+A0,s:(0)(0)(1)(-1)。而在弱衰变过程中,奇异数却不守恒,例如:Ξ→A+π,s:(-2) (-1)(0)下表列出了一些奇异粒子的奇异数。
粒子 | 奇异介子 K+,K0 K- | 奇异重子 A0 ∑+,∑0,∑- ΞΞ-Ω- |
奇异数S | +1 -1 | -1 -1 -2 -3 |