打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
亚原子粒子分类
2006-09-07 12:05 阅读(95)评论(0)
粒子particle
      能够以自由状态存在的最小物质组分。最早发现的粒子是电子和质子,1932年又发现中子,确认原子由电子、质子和中子组成,它们比起原子来是更为基本的物质组分,于是称之为基本粒子。以后这类粒子发现越来越多,累计已超过几百种,且还有不断增多的趋势;此外这些粒子中有些粒子迄今的实验尚未发现其有内部结构,有些粒子实验显示具有明显的内部结构。看来这些粒子并不属于同一层次,因此基本粒子一词已成为历史,如今统称之为粒子。
      粒子之间存在着相互作用,有强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和引力相互作用,其中引力相互作用非常弱,可以忽略。通过这些相互作用,产生新粒子或发生粒子衰变等粒子转化现象。按照参与相互作用的性质将粒子分成以下几类:①规范粒子。即传递相互作用的媒介粒子,已发现的有传递电磁作用的光子和传递弱作用的W±、Z0粒子。②轻子。不直接参与强作用可直接参与电磁作用和弱作用的粒子,已发现的有电子、μ子、τ子和相伴的电子中微子ve、μ子中微子、τ子中微子及它们的反粒子共12种。③强子。直接参与强作用,也参与电磁作用和弱作用的粒子。其中自旋为整数的强子称为介子,自旋为半整数的强子称为重子。强子的数目众多,其中大部分是通过强作用衰变的粒子,其寿命极短,是不稳定的粒子,也称为共振态。
      各种粒子分别有各自的内禀性质,有粒子的质量m(静质量,以能量表示)、寿命τ(平均寿命,指静止系的平均寿命)、电荷Q(以质子的电荷为单位)、自旋J(以为单位)、宇称P、同位旋I、同位旋第3分量I3、重子数B、轻子数Le、、Lr、奇异数S、粲数C 、底数d等等。
      在现有实验的精度下,轻子的行为类似点粒子,没有显示出具有内部结构,而强子显示是复合粒子,具有一定的结构。按照现代粒子物理的观点,介子由一对正反夸克构成,重子由3个夸克构成,轻子和夸克属于同一层次。

按照参与基本相互作用的性质可以分为

    强子(Hadron) - 直接参与强相互作用的粒子,按照自旋量子数和重子数又可分为:
    强子(Hadron)是一种亚原子粒子,所有受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。按目前的物理理论强子是由夸克、反夸克和胶子组成的。胶子是量子色动力学中的力子,它将夸克连在一起,强子是这些连接的产物。
        介子(Meson) - 自旋量子数为整数(0,1,2 ……)、重子数为0的强子
        介子包括π介子,η介子和κ介子。介子的发现是从核力的研究开始的。两个荷电粒子间的力是由场引起的。从波粒二象性的观点,电磁场是光子。因此,两个荷电粒子之间的作用力是通过光子的交换来实现的。可以这样设想:第一个荷电粒子放出光子被第二个吸收,而第一个荷电粒子的作用和光子同时传到第二个粒子;第二个荷电粒子也放出光子被第一个吸收,如此继续下去。、把这种观点应用到核子之间的作用力上去,根据实验测得的核力强度,计算的结果表明,如果核力是由于核子之间交换粒子而产生的话,那么这种粒子的静止质量的大小约为电子静止质量的200到300倍。1947年从宇宙射线发现的π介子符合这种要求。
        现在介子类包括带正负电的以及中性的π介子,带正负电的以及中性的κ介子,和近来才发现的η介子。介子类的基本粒子的静质量介于轻子和重子之间,所以取名为介子。
        介子的自旋量子数为零。介子和
重子都归属于强子

        重子(Baryon) - 自旋量子数为半奇数(1/2,3/2,5/2 ……)、重子数为+1或者-1的强子
       
自旋为h的半奇数倍的强子。它们的统计性质属费米子。最为熟悉的重子是质子中子,其他还有Λ、Σ、Ξ、Ω等粒子,其质量均超过质子和中子,故又称超子。对于所有的重子可定义一个重子数B,重子的重子数为+1,反重子的重子数为-1。重子数在所有的相互作用下守恒,质子以外的其他重子最终都要衰变为质子, 从而保证了质子的稳定性。已发现的各种重子都是由3个夸克构成的  ,例如p=(uud),n=(udd),Λo=(uds),Σ+= (uus),Ξ-=(dss),Ω=(sss)等等;也发现存在第4种夸克的Λc+(udc)和Σc+(uuc)等粲重子的实验证据。 
        超子:20世纪40年代末,罗切斯特和布特勒等发现一批不速之客,一类是
重介子,另一类是超子。
        超子即比核子更重的重子,如Λ、Σ+、Σ0、Σ-等。它们奇怪在于以强相互作用产生,却通过弱相互作用衰变。由奇异夸克构成。质量超过核子(中子、质子)的各种重子。
        其它很稀有和奇怪的强子。
        由多于三个但单数的夸克或反夸克组成类似重子的强子。
        由多于一对夸克-反夸克对组成的类似介子的强子。
        完全由胶子组成的粒子。 

    轻子(Lepton) - 不直接参与强相互作用的粒子 (见《轻子》)
    轻子就是不参与强相互作用的
费米子,它们参与弱相互作用与电磁作用。它们的自旋为1/2。至今实验上还没有发现轻子有任何结构,所以通常被认为自然界最基本的粒子之一。
    已经发现的轻子包括电子、μ子、τ子三种带一个单位负电荷的粒子,分别以e-、μ-、τ-表示,以及它们分别对应的电子中微子、μ子中微子、τ子中微子三重不带电的中微子,分别以νe、νμ、ντ表示。加上以上六种粒子各自的反粒子,共计12种轻子。
    轻子是带有1/2自旋的粒子,不受强核力影响。轻子是基本粒子的一族,与波色子和夸克不同。
    共有12种已知的轻子,当中3种是物质粒子(电子,渺子 和 陶子),3种是中微子,其馀6种都是它们的反粒子。所有已知带电轻子都可带有一正电荷或一负电荷,视乎他们是粒子还是反粒子。所有中微子和它们的反粒子都是电中性的。 

    规范玻色子(Boson) - 传递基本相互作用的媒介粒子(见《规范玻色子》) 
        胶子 - 强相互作用的媒介粒子,自旋为1,有8种
        光子 - 电磁相互作用的媒介粒子,自旋为1,只有1种
        W 及 Z 玻色子 - 弱相互作用的媒介粒子,自旋为1,有3种
        引力子 - 引力相互作用的媒介粒子,自旋为2,只有1种 
        标准模型预言的另外一种玻色子——希格斯粒子(Higgs boson)不属于规范玻色子。 
       (见《规范玻色子--希格斯粒子》)

按照自旋量子数可以归入:


    玻色子(Boson) - 自旋为整数(0,1,2 ……)的粒子
    自旋为整数的粒子。不遵守泡利不相容原理。符合玻色-爱因斯坦统计:由全同玻色子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)-1)   。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),有体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。
    在微观世界,有一类粒子称为玻色子,如光子、。。粒子、氢原子等它们具有整数自旋(0,1,……),它们的能量状态只能取不连续的量子态,但允许多个玻色子占有同一种状态
    费米子(Fermion) - 自旋为半奇数(1/2,3/2,5/2 ……)的粒子
    费米子(fermion):自旋为半整数的粒子。比如电子、质子、中子等以及其反粒子。它们符合泡利不相容原理,以及费米-狄拉克统计:由全同费米子组成的孤立系统,处于热平衡时,分布在能级εi的粒子数为,Ni=gi/(e^(α+βεi)+1)   。α为拉格朗日乘子、β=1/(kT),有体系温度,粒子密度和粒子质量决定。εi为能级i的能量,gi为能级的简并度。

按照衰变的性质可以分为:

    稳定粒子 - 不能通过强相互作用衰变的粒子

    共振态 - 可以通过强相互作用衰变的粒子
    共振态是早先对寿命极短的一类强子的通称。在研究原子核的散射和反应过程中,往往会出现这样的一种“共振”现象:当入射粒子能量取某一确定值时,散射或反应的截面突然变大,截面随能量的变化曲线和力学中的共振曲线完全类似。用量子力学可以证明,这种共振现象的出现是由于在该能量附近,入射粒子与原子核结合成为一个亚稳复合核。经过一定时间后这亚稳复合核衰变为末态粒子。阿尔瓦雷斯把这类粒子称为共振态。共振态和稳定强子一样具有类似的量子数,诸如自旋、宇称、同位旋、奇异数和粲数等等,只是它可以通过强相互作用衰变。由于其寿命一般短到10-20s~10-24s,因此根据不确定原理,不稳定的粒自没有确定的质量,所以其质量的不确定度,即其宽度相当大,一般为几十到几百电子伏。

按照组成可以分为:

    基本粒子

    合成粒子
  最后修改于 2007-08-17 10:43   阅读(95)评论(0)



本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
30分钟让你了解物理世界的各种粒子
标准模型的名词概念及其理论架构
走进微观世界 ,认识基本粒子(上集)
标准模型:迄今最准确的科学理论
带电荷的基本粒子有哪些?
夸克
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服