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粒子衰變

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粒子衰變是一基本粒子變成其他基本粒子的自發過程。在這個過程中,一基本粒子變成質量更輕的另一種基本粒子,及一中間粒子,例如μ子衰變中的W玻色子。這中間粒子隨即變成其他粒子。如果生成的粒子不穩定,那麼衰變過程還會繼續。粒子衰變這種過程,與放射性衰變不一樣,後者為一不穩定的原子核,變成一更小的原子核,當中還伴隨着粒子或射線的發射。
中文名
粒子衰變
外文名
粒子衰變
應用學科
原子核物理
其他領域
量子力學
相關概念
費米子 玻色子

粒子衰變簡介

粒子衰變是一基本粒子變成其他基本粒子的自發過程。在這個過程中,一基本粒子變成質量更輕的另一種基本粒子,及一中間粒子,例如μ子衰變中的W玻色子。這中間粒子隨即變成其他粒子。如果生成的粒子不穩定,那麼衰變過程還會繼續。粒子衰變這種過程,與放射性衰變不一樣,後者為一不穩定的原子核,變成一更小的原子核,當中還伴隨着粒子或射線的發射。

粒子衰變粒子壽命列表

所有數值均來自粒子數據小組: [1] 
種類
名稱
符號
能量 (MeV)
平均壽命
輕子
電子 / 正電子
e-/e+
0.511
μ子 / 反μ子
μ-/μ+
105.6
τ子 / 反τ子
τ-/τ+
1777
介子
中性π介子
π0
135
帶電π介子
π+/π-
139.6
重子
質子 / 反質子
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

粒子衰變生還概率

把一個粒子的平均壽命標記為τ,這樣粒子在時間t後仍生還(即未衰變)的概率為P(t) = e-λtγ
其中γ為該粒子的洛倫茲因子 [2] 

粒子衰變衰變率

設一粒子質量為M,則衰變率可用下面的通用公式表示其中n為原衰變所生成的粒子數,m為連接始態與終態的不變矩陣上的元,dФn為相位空間的元,即為粒子i四維動量

粒子衰變四維動量

在狹義相對論中,四維動量是將古典三維動量推廣到四維空間。 動量是三維向量; 類似地,四維動量是時空中的四向量。 具有相對論能量E和三空間動量p =(px,py,pz)=γmv的粒子的逆向四維動量,其中v是粒子的三空間速度,γ是洛倫茲因子。
mv是粒子的平均非相對動量,m是其餘質量。四維動量在相對論計算中是有用的,因為它是洛倫茲矢量。 這意味着很容易跟蹤在洛倫茲變換下如何變換。 [3-4] 
參考資料
  • 1.    粒子數據小組 
  • 2.    盧希庭.原子核物理:原子能出版社,2000.10
  • 3.    Goldstein, Herbert (1980). Classical mechanics (2nd ed.). Reading, Mass.: Addison–Wesley Pub. Co. ISBN 0201029189.
  • 4.    Landau, L. D.; Lifshitz, E. M. (1975) [1939]. Mechanics. Translated from Russian by J. B. Sykes and J. S. Bell. (3rd ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-7506-28969.