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輕子數
鎖定
- 中文名
- 輕子數
- 外文名
- Lepton number
- 作 用
- 表徵基礎粒子反應的平衡
- 表 徵
- 用以表徵輕子
- 表 示
- 用L表示
- 領 域
- 原子核物理
輕子數相關概念
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。
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輕子家族
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:
輕子數輕子數
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;
Lμ,μ子和μ子中微子輕子數;
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。
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輕子數實驗發現
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。
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輕子數輕子數守恆
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。
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舉例
μ− | → | e− | + | Ve | + | Vμ | |
L: | 1 | = | 1 | − | 1 | + | 1 |
Le : | 0 | = | 1 | − | 1 | + | 0 |
Lμ : | 1 | = | 0 | + | 0 | + | 1 |