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词条 粒子衰变
释义

简介

粒子衰变是一基本粒子变成其他基本粒子的自发过程。在这个过程中,一基本粒子变成质量更轻的另一种基本粒子,及一中间粒子,例如μ子衰变中的W玻色子。这中间粒子随即变成其他粒子。如果生成的粒子不稳定,那么衰变过程还会继续。

粒子衰变这种过程,与放射性衰变不一样,后者为一不稳定的原子核,变成一更小的原子核,当中还伴随着粒子或辐射的发射。

注意本条目使用自然单位,即c=h=1

粒子寿命列表

所有数值均来自粒子数据小组:

种类 名称 符号 能量 (MeV) 平均寿命

轻子 电子 / 正电子 e-/e+ 0.511 年

μ子 / 反μ子 μ-/μ+ 105.6 秒

τ子 / 反τ子 τ-/τ+ 1777 秒

介子 中性π介子 π0 135 秒

带电π介子 π+/π- 139.6 秒

重子 质子 / 反质子 Ρ-/Ρ+ 938.2 > 1029年

中子 / 反中子 n/ǹ 939.6 885.7 秒

玻色子 W玻色子 W+/W- 804,000 10 − 25 秒

W玻色子 Z0 91000 10 − 25 秒

生还概率

把一粒子的平均寿命标记为τ,这样粒子在时间t后仍生还(即未衰变)的概率为P(t) = e

其中为该粒子的洛伦兹因子。

衰变率

设一粒子质量为M,则衰变率可用下面的通用公式表示其中n为原衰变所生成的粒子数,m为连接始态与终态的不变矩阵上的元,dФn为相位空间的元,及为粒子i的四维动量。

位相空间可由下式所得,

四维动量

主条目:四维动量一粒子的四维动量又叫其不变质量。

一粒子的四维动量平方,定义为其能量平方与其三维动量平方间的差(注意从这开始,采用的单位都能满足光速等于1这项条件。

四维动量守恒

在所有衰变及粒子相互作用中,四维动量都必须守恒,因此始态pi与终态pf的关系为

pi= pf。

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更新时间:2025/2/5 23:31:51