標籤:近代物理

奇異數是描述粒子內部性質的一個相加性量子數,通常用S表示,只能取整數。為解釋奇異粒子的性質,1953年,美國物理學家蓋爾曼、日本物理學家中野董夫、西島和彥(K.Nishijima)各自獨立提出了新的量子數——奇異數。第一個奇異粒子是1947年由羅徹斯特(G.Rochester)和巴特勒(C.Butler,1922-)發現的。隨後在加速器中又陸續發現了更多的奇異粒子。與普通粒子不同,奇異粒子協同產生,獨立衰變,並且快產生,慢衰變。粒子物理學規定普通粒子的奇異數是0,

1奇異數規定

奇異粒子的奇異數由以下反應規定:
規定K粒子的奇異數是+1,Λ的奇異數是-1,然後由其它反應確定其餘粒子的奇異數。

2奇異數

奇異數S=+1的奇異粒子有Κ、Κ等 奇異數S=-1的奇異粒子有Κ、Λ、Σ、Σ、Σ等 奇異數S=-2的奇異粒子有Ξ、Ξ等 奇異數S=-3的奇異粒子有Ω等。 在強相互作用和電磁相互作用中,奇異數S是嚴格守恆的,奇異粒子必須協同產生。而在弱相互作用中,奇異數S可以不守恆,選擇定則是ΔS=0,±1。奇異粒子的衰變是弱相互作用,可以分別獨立地衰變。
以表徵奇異粒子的量子數,叫奇異數(又稱奇異量子數),記為S。取一個奇異夸克的奇異數S=+1;一個反奇異夸克的奇異數S=-1;沒有奇異夸克或奇異夸克的奇異數抵消為0的粒子的奇異數S=0。在強相互作用和電磁作用中,奇異數守衡,在弱相互作用中不守衡。
也有定義如下:
S=2(Q-I3)-B,Q為電荷,I3為同位旋,B為重子數。

3奇異數的發現歷史

1947年首先在宇宙線中發現了新型的粒子。50年代初期這種粒子也可在用加速器作的實驗中產生。這種粒子在π介子-核子或核子-核子碰撞過程中產生,行進了一段距離后又主要變成π介子和核子。其主要特點一是產生截面很大而衰變壽命很長,即"產生快,衰變慢";二是協同產生,即兩個或多個新型粒子在一次碰撞過程中同時產生。
隨著實驗資料的積累,人們逐漸認識到,新型粒子的這兩個特性都是與一個新量子數──奇異數──相聯繫的。普通的強子、核子和π介子,其奇異數為零;新型粒子則是具有非零奇異數的強子,稱為奇異粒子。由普通強子碰撞產生奇異粒子的過程是強相互作用過程,奇異數守恆,因而產生速度快、截面大,而且必須幾個奇異粒子同時產生才能保持總的奇異數為零。奇異粒子的衰變過程是弱相互作用過程,奇異數不守恆,因此單個的奇異粒子可以變成核子和π介子的體系,只是衰變速度慢,壽命長。人們還從實驗資料中歸納出一條唯象規則:一次弱相互作用過程最多只能改變奇異數一個單位。因此奇異數為兩個單位的奇異粒子要經過兩次弱衰變才能變成普通強子,這就滿意地解釋了Ξ超子的"級聯衰變"性質。
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