輕子數

輕子數

在粒子物理學中,輕子數是一個守恆的量子數,代表著一個基礎粒子反應中的輕子數量減去反輕子數量(輕子數用L表示,凡是輕子,L=+1;凡是反輕子,L=-1;輕子以外的粒子,L=0)。

基本介紹

  • 中文名:輕子數
  • 外文名:Lepton number
  • 作用:表征基礎粒子反應的平衡
  • 表征:用以表征輕子
  • 表示:用L表示
  • 領域:原子核物理
相關概念,輕子數,實驗發現,輕子數守恆,

相關概念

輕子與夸克
關於物質的基本組元和它們之間相互作用的實驗和理論研究,已經揭示了粒子物理世界的許多奧秘。我們現在已經知道,構成一切物質的基本磚塊有兩大家族:輕子和夸克,它們都是Fem粒子。傳遞夸克、輕子之間相互作用的是規範Bose粒子,光子傳遞電磁力膠子傳遞強力W和Z傳遞弱力
輕子家族
輕子家族的粒子有六種。
輕子家族的粒子有六種,它們具有以下兩個重要性質:
(1)輕子不參與強力的相互作用,只受電磁力弱力的影響;
(2)輕子數守恆,即輕子只能以粒子反粒子成對地產生或湮滅,總的輕子數(輕子數目減去反輕子數目)在已知的一切物理過程中保持不變。
已知的六種味的輕子成對出現,每一對包括一種荷電輕子和一種被稱為中微子的中性輕子。

輕子數

實驗證明,在相互作用中輕子數守恆。比如反應前輕子數總和為+1,反應後生成的粒子的輕子數總和也為+1。不同類的輕子,如e輕子(電子、Ve子)的輕子數和μ輕子(μ子、Vμ子)的輕子數在實驗中也是分別守衡的。
Le,電子和電子中微子輕子數;
,介子和介子中微子輕子數;
L
粒子和
粒子中微子的輕子數。
描述粒子內部性質的一種相加性量子數。記為L,有電輕子數Le、μ輕子數Lμ和τ輕子數Lτ3種。電子e-及電子中微子γe的Le為+1 ,它們的反粒子e+和的Le為-1,其他粒子的Le=0;μ-和γμ的Lμ=+1,它們的反粒子μ+和γe的Lμ=-1,其他粒子的Lμ=0;τ-和γτ的τ粒子數L
=+1,它們的反粒子
+和γe的L
=-1,其他粒子的 L
=0。有輕子參與的強作用、電磁作用、弱作用,粒子反應或衰變過程中,各輕子數分別守恆。輕子數守恆禁戒了一些似乎能夠發生的過程。例如μ±→e±+γ過程不會發生。

實驗發現

1962年實驗上發現存在兩種中微子Ve和Vμ,它們分別與電子和μ子相聯繫,因此輕子數守恆又分解為電子數(e-和Ve粒子數減去e+和Ve粒子數)和μ子數(μ-和Vμ粒子數減去μ+和Vμ粒子數)分別守恆。1975年M.佩爾等在e+e-對撞實驗中發現了一個新的輕子τ,它帶負電或正電,衰變成μ子或電子和兩個中微子。它的質量為1,776.99兆電子伏,接近質子質量的兩倍,所以又稱重輕子。2000年實驗上發現了與τ粒子相應的中微子V
。同樣,在輕子參與的所有過程中,τ輕子數也是守恆的。除
粒子外,前二類輕子(e、Ve和μ、Vμ)的性質已有較充分的研究,它們的性質非常類似,僅質量有很大差別,解釋這個現象是粒子物理學理論中的一個尚待解決的重要課題。

輕子數守恆

輕子參與的所有弱相互作用電磁相互作用過程中,發現存在一個守恆的量子數,稱為輕子數。電子e-、μ-和
-粒子的輕子數為+1,相應的反粒子的輕子數為-1,其它非輕子粒子的輕子數為0。對所有的反應過程,輕子數的代數和在反應前後不變,並且電子輕子數、μ子輕子數和
子輕子數也分別保持不變。與電荷守恆不同,電荷守恆與電磁相互作用相聯繫,而輕子數守恆沒有已知的相互作用為根據,只是實驗上發現它總是守恆。
舉例
介子衰變。像許多輕子之間的相互作用一樣,μ介子的衰變是一個弱相互作用。這是引用的一個利用狹義相對論測試時間膨脹效應的例子。
μ−
e−
+
Ve
+
L:
1
=
1
1
+
1
Le :
0
=
1
1
+
0
Lμ :
1
=
0
+
0
+
1

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們