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词条 奇异粒子
释义

奇异粒子(strange particle),即所有奇异数不为零的粒子。它们的奇特性质是结伴产生,产生快、衰变慢。起初对此无法解释,故称奇异粒子。1953年M.盖耳曼西岛引入新的量子数奇异数,才成功地解释了这种奇异性质。

发现

1947年在宇宙射线的研究中,首先观察到了奇异粒子,但只是在1954年加速器实验中产生了奇异粒子之后,再经过系统研究,这类粒子的“奇异”特性才逐渐明朗。所谓奇异粒子,是指当时新发现的一大批新粒子

特点

特点是:当它们由于粒子之间相互碰撞而产生时,总是一起产生,而且产生得很快,可是衰变却各自独立地行事,而且衰弱得很慢。简单说来,就是它们总是协同产生、非协同衰变。1953年盖耳曼用一个新的量子数,即奇异数来表述这一特性,并假定在强相互作用中奇异数守恒,而在弱相互作用中奇异数可以不守恒,这样就可以对奇异粒子的特性作出恰当的解释。

当时对最轻的奇异粒子(现在称为K介子)的衰变过程发现了一个疑难,即所谓的“θ-τ”疑难。这个疑难在于:实验中发现了质量、寿命和电荷都相同的两种粒子,一个叫θ介子,另一个叫τ介子。这两种粒子唯一的区别在于:θ介子衰变为两个π介子,而τ介子衰变为三个π介子。分析实验结果可以得出:三个π介子的总角动量为零,宇称为负,而两个π介子的总角动量如为零,则其宇称只能为正。鉴于质量、寿命和电荷这三项相同,这两种粒子应是同一种,但从衰变行为来看,如果宇称应守恒,则θ和τ不可能是同一种粒子。

李政道和杨振宁研究成果

1956年,李政道和杨振宁对历史和现状作了全面考察,他们指出,这一疑难的关键在于人们认为微观粒子在运动过程中宇称必须守恒,强相互作用和电磁相互作用的过程中,宇称守恒是经过检验的,但在弱相互作用的过程中,宇称并没有得到判决性的检验,没有根据说它一定守恒。

奇异粒子是一类亚原子粒子的统称。与奇异粒子相对的是普通粒子,包括质子、中子、π介子等普通的强子和轻子。1947年罗彻斯特(G. D. Rochester)和巴特勒(C.C.Butler,1922-)在宇宙射线中发现了Λ0、Κ0、Κ+等一些性质奇特的粒子。1953年在加速器中又陆续发现了更多的奇异粒子。与普通粒子不同,奇异粒子总是在强相互作用中很快地、至少两个一起同时产生,而后分别通过弱相互作用慢慢地衰变成为非奇异的粒子。

盖耳曼等研究成果

1953年,美国物理学家盖耳曼、日本物理学家中野董夫、西岛和彦(K.Nishijima)各自独立地提出用新的量子数——奇异数解释奇异粒子的性质。奇异数只能去取整数,并且规定普通粒子的奇异数是0,奇异粒子的奇异数由以下反应规定:

<math>\\pi^ + p \\rightarrow \\Lambda^ + K^</math>

规定<math>K^</math>粒子的奇异数是+1,<math>\\Lambda^</math>的奇异数是-1,然后由其它反应确定其余粒子的奇异数。

奇异数S=+1的奇异粒子有Κ0、Κ+等。

奇异数S=-1的奇异粒子有Κ-、Λ0、Σ+、Σ-、Σ0等。

奇异数S=-2的奇异粒子有Ξ0、Ξ-等。

奇异数S=-3的奇异粒子有Ω-等。

在强相互作用中,奇异粒子协同产生,奇异数S是严格守恒的。奇异粒子可以分别独立地衰变成几个普通粒子,所需的时间比较长,是通过弱相互作用实现的。弱相互作用中,奇异数S可以不守恒,ΔS=0,±1。

如果在弱相互作用过程中,宇称可以不守恒,则θ-τ疑难将迎刃而解。

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更新时间:2024/11/15 23:04:49