輕子數

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。 ^[2] 

輕子家族的粒子有六種。

輕子家族的粒子有六種味,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,只受電磁力和弱力的影響;

(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。 ^[2] 

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、V_e子）的輕子數和μ輕子（μ子、V_μ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；

Lμ，μ子和μ子中微子輕子數；

L

，

子和

子中微子的輕子數。 ^[1] 

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。 ^[2] 

1962年實驗上發現存在兩種中微子V_e和V_μ，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V_e粒子數減去e+和V_e粒子數）和μ子數（μ－和Vμ粒子數減去μ+和V_μ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、V_e和μ、V_μ）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。 ^[3] 

輕子參與的所有弱相互作用和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。 ^[3] 

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。 ^[1]