粒子列表 - 维基百科,自由的百科全书
这是一份粒子物理学的粒子清单,包括已知的和假设的基本粒子,以及由它们合成的复合粒子。
基本粒子
[编辑]基本粒子是没有可测量的内在结构的粒子,就是说,它不是其他粒子的复合。它们是量子场论的基本物质。基本粒子可以根据它们的自旋分类,费米子有半整数自旋而玻色子有整数自旋。
标准模型
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「標準模型」所呈現的是我們目前對於基本粒子物理的了解,人們已觀測到所有標準模型中的粒子。
费米子(具有半整数自旋)
[编辑]费米子具有半整数自旋,每個費米子都有對應的反粒子。費米子是所有物質的基本組成成份。費米子有兩種形式,一種是夸克另一種是輕子,它們最大的不同是前者有色荷交互作用而後者沒有。
- 夸克具有三种色荷(colour)的特性,分别是R(紅)、G(綠)、B(藍),反夸克具有三种补色,分别是R(反紅 antired)、G(反綠 antigreen)、B(反藍 antiblue),有时也用互補色:R(青 cyan)、G(洋紅 magenta)、B(黃 yellow)來表示。
世代 同位旋 特点 名稱 符号 電荷e 質量(MeV/c2) 反粒子 符号 電荷e 1 1/2 Iz=-1/2 下夸克 −1/3 4.7 反下夸克 +1/3 1/2 Iz=+1/2 上夸克 +2/3 2.2 反上夸克 −2/3 2 0 S=-1 奇夸克 −1/3 95 反奇夸克 +1/3 0 C=1 魅夸克 +2/3 1275 反魅夸克 −2/3 3 0 B=-1 底夸克 −1/3 4180 反底夸克 +1/3 0 T=1 頂夸克 +2/3 173000 ± 400 反頂夸克 −2/3
有電荷的粒子及其反粒子 中微子及反中微子 名稱 符號 電荷 質量(MeV/c2) 名稱 符號 電荷 質量(MeV/c2) 電子 / 正電子 −1 / +1 0.5109989461 ± 0.0000000031 電中微子 / 反電中微子 0 < 0.0000022 μ子 / 反μ子 −1 / +1 105.6583745 ± 0.00000024 μ中微子 / 反μ中微子 0 < 0.17 τ子 / 反τ子 −1 / +1 1776.86 ± 0.12 τ中微子 / 反τ中微子 0 < 15.5
玻色子(具有整数自旋)
[编辑]玻色子有整数自旋,基本交互作用是由規範玻色子傳遞,希格斯玻色子涉及到規範玻色子和費米子獲得質量的機制。
名稱 符号 電荷(e) 自旋 質量(GeV/c2) 相互作用 光子 0 1 0 電磁相互作用 W玻色子 +1 / −1 1 80.379 ± 0.012 弱相互作用 Z玻色子 0 1 91.1876 ± 0.0021 弱相互作用 膠子 0 1 0 強相互作用 希格斯玻色子 0 0 125.18 ± 0.16 電弱交互作用 引力子(假想) 0 2 0 引力相互作用
每個膠子帶有一個單位色荷的顏色與一個單位色荷的反顏色。顏色可以是紅色、藍色或綠色。反顏色可以是反紅色、反綠色或反藍色。所以,膠子可能處於九種不同的色態,分別為
、、、、、、、、
實際而言,膠子是處於這九種色態的線性獨立組合,色單態並不存在,所以只有八種色態,分別為
。 |
希格斯玻色子主要是为了解释粒子质量的起源。在被称为希格斯机制的过程中,希格斯玻色子和标准模型中的其他费米子通过的SU(2)规范对称性的自发破缺获得质量。
最小超对称标准模型(MSSM)预测有多个希格斯玻色子(、、、、、)。
引力子被加在列表中,虽然它不是由标准模型预测的,但在量子场论等理论中是存在的。
假想的粒子
[编辑]第四代费米子
[编辑]超出标准模型的第四代费米子(即假想的第四代夸克和第四代轻子),目前的理论和实验还没有完全排除存在的可能性,当前的理论研究主要集中在以下几个方向:
- CKM矩阵幺正性检验与第四代夸克的存在性:标准模型中三代夸克的味混合通过CKM矩阵描述,若矩阵的幺正性(即行或列元素平方和为1)被破坏,可能暗示第四代夸克的存在。通过精确测量核β衰变速率(如铝同位素 的衰变),提取夸克振荡矩阵元 。若 ,则表明需要第四代夸克填补缺失的味自由度。2023年CERN的ISOLDE实验测得 电荷半径为 ,使CKM矩阵最上行平方和从 提升至 ,但仍低于1(偏差约2σ),支持第四代可能性。
- 复合粒子模型与高能标对称性恢复:在复合粒子模型中,第四代费米子可能由更基本的前子(Preon)通过强相互作用结合而成。例如,某些理论提出在能量标度 E≥5 TeV 时,标准模型的对称性可能恢复为更高维度的规范对称性(如或),此时复合狄拉克粒子可能以第四代费米子的形式出现。这些粒子在低能标(约239.5 GeV)下表现为新的重质量态,其质量可能超过1 TeV以避免破坏电弱真空稳定性。LHC可通过多喷流+双轻子(如 )或单轻子+横能量缺失(中微子候选)等通道搜索重夸克对产生。
- 扩展的左右对称模型与第四代中微子:在左右对称模型中,引入右手弱相互作用和右手中微子,可能包含第四代轻子。右手中微子与左手中微子的混合可能通过轻子数破缺效应贡献到衰变振幅中,且由于右手弱流的存在,可避免螺旋度压低效应。这类模型还能解释中微子的质量等级问题,并为暗物质候选粒子(如惰性中微子)提供理论框架。第四代右手中微子的马约拉纳质量项通过跷跷板机制压低前三代中微子质量,同时诱导无中微子双β衰变()。实验上若观测到该过程,可能间接支持第四代轻子存在。第四代与前三代轻子的混合可能修正μ子磁矩(g-2)反常(当前实验与理论偏差4.2σ),或通过稀有衰变(如 )提供线索。
- 轻子夸克模型与第四种“颜色”对称性:某些大统一理论提出扩展强力的色对称性,引入第四种颜色(如“紫色”),试图统一轻子与夸克。轻子被视为携带第四种颜色(紫色)的夸克,而标准模型的轻子不参与强力是因色禁闭仅作用于前三色(红、绿、蓝)。这种对称性可能在高能标下恢复,允许轻子与夸克通过新相互作用转化。此类模型可解释魅夸克衰变异常(如 的轻子味普适性破坏),并预言新粒子(如轻子夸克)在TeV能标被对撞机探测。
- 大统一理论(GUT)中的第四代预言:某些或大统一模型通过对称性扩展预言第四代费米子。味对称性匹配问题,为保持轻子与夸克代数的对称性(如标准模型三代轻子对应三代夸克),引入第四代可修复某些GUT模型的代数不对称性。质量层级问题,第四代费米子可能通过新希格斯场或额外维度机制获得重质量(>1 TeV),避免破坏电弱真空稳定性,同时通过混合修正希格斯耦合(如 的宽度异常)。
- 超对称扩展中的第四代超伙伴:在超对称模型中,第四代费米子可能对应超对称伙伴粒子(如第四代夸克对应的标量夸克)。这类模型通过引入额外的超对称多重态,允许第四代费米子与超对称粒子(如胶微子、中性微子)的混合,从而缓解味改变中性流(FCNC)的限制。此外,超对称破缺能标可能通过“级列问题”影响第四代粒子的质量谱,例如在TeV能标附近生成重夸克和轻子。
- 味对称性扩展与第四代味混合:通过扩展标准模型的味对称性(如 或离散对称性),可引入第四代费米子并调控其与前三代的混合模式。例如:第四代顶夸克(t'),质量可能接近电弱标度(~1 TeV),通过与标准模型顶夸克混合,修正希格斯玻色子的耦合性质。第四代带电轻子(τ'),可能通过混合影响μ子磁矩(g-2)反常,例如通过圈图修正贡献额外的磁矩偏差(目前实验与理论偏差为4.2σ)。
超对称粒子
[编辑]根据超对称理论的预测,标准模型中的每一个粒子都存在一个与其对应,自旋相差1/2的超对称粒子(Superpartner)。虽然目前为止,超对称粒子还没有被实验所证实,但是它们很有可能在欧洲大型强子对撞机中被发现。费米子的超粒子是超费米子(Sfermion),命名时在每种费米子前加一个s。玻色子的超粒子,命名时在每种玻色子后加一个ino。
超夸克(squarks,符号)是夸克对应的超对称粒子,自旋为0。
超夸克 | 规范本征态 | 质量本征态 | 自旋 | R-宇称 | 对应夸克 | 符号 | 自旋 | R-宇称 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
第一代 | ||||||||
标量上夸克 Sup squark | 0 | -1 | 上夸克 | 1⁄2 | +1 | |||
标量下夸克 Sdown squark | 0 | -1 | 下夸克 | 1⁄2 | +1 | |||
第二代 | ||||||||
标量粲夸克 Scharm squark | 0 | -1 | 粲夸克 | 1⁄2 | +1 | |||
标量奇夸克 Sstrange squark | 0 | -1 | 奇夸克 | 1⁄2 | +1 | |||
第三代 | ||||||||
标量顶夸克 Stop squark | 0 | -1 | 顶夸克 | 1⁄2 | +1 | |||
标量底夸克 Sbottom squark | 0 | -1 | 底夸克 | 1⁄2 | +1 |
超轻子(Sleptons,符号)是轻子对应的超对称粒子,自旋为0,包括标量电子、标量μ子、标量τ子、标量中微子。许多标准模型的扩展提出,可能需要解释LSND的结果。一个不参加除引力以外的任何相互作用的标量中微子,MSSM中右旋中微子相对应的粒子,被称为惰性中微子(Sterile neutrino)。
超轻子 | 规范本征态 | 质量本征态 | 自旋 | R-宇称 | 对应轻子 | 符号 | 自旋 | R-宇称 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
第一代 | ||||||||
标量电子 Selectron | 0 | -1 | 电子 | 1⁄2 | +1 | |||
标量电子中微子 Selectron sneutrino | 0 | -1 | 电子中微子 | 1⁄2 | +1 | |||
第二代 | ||||||||
标量μ子 Smuon | 0 | -1 | μ子 | 1⁄2 | +1 | |||
标量μ子中微子 Smuon sneutrino | 0 | -1 | μ子中微子 | 1⁄2 | +1 | |||
第三代 | ||||||||
标量τ子 Stauon | 0 | -1 | τ子 | 1⁄2 | +1 | |||
标量τ子中微子 Stauon sneutrino | 0 | -1 | τ子中微子 | 1⁄2 | +1 |
超规范子(gaugino,符号)是规范玻色子对应的超对称粒子
超规范子 | 符号 | 本征态 | 自旋 | R-宇称 | 规范场论 | 种类数 | 注释 | 对应规范玻色子 | 符号 | 自旋 | R-宇称 | 种类数 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
馬約拉納費米子 Majorana fermion 对应 中性玻色子 | ||||||||||||
超引力子 Gravitino | 3⁄2 | -1 | 1 | 引力子 | 2 | +1 | 1 | |||||
超膠子 gluino | 1⁄2 | -1 | 8 | 胶子 | 1 | +1 | 8 | |||||
超B子 Bino | 1⁄2 | -1 | 1 | 弱超電荷力 | B玻色子 | 1 | +1 | 1 | ||||
超W子 Wino | 、、 | 1⁄2 | -1 | 3 | W玻色子 | 、、 | 1 | +1 | 1 | |||
超中性子 Neutralino | () | 、、、 (、、、) | 1⁄2 | -1 | 4 | 、、混合態。 | 希格斯玻色子、 Z玻色子、光子 | 、、 | 1 | +1 | ||
超光子 photino | 1⁄2 | -1 | 1 | 、混合态 | 光子 | 1 | +1 | 1 | ||||
超Z子 Zino | 1⁄2 | -1 | 1 | 、混合态 | Z玻色子 | 1 | +1 | 1 | ||||
狄拉克费米子 Dirac-Fermionen 对应 荷电玻色子 | ||||||||||||
超荷子 chargino | () | / ( / ) / ( / ) | 1⁄2 | -1 | 4 | 、的线性组合。 | 希格斯玻色子、 W玻色子 | 、 | 1 | +1 | ||
带电超W子 Wino | 、 | 1⁄2 | -1 | 2 | 、混合態。 | W玻色子 | 1 | +1 | 2 |
超希格斯粒子(Higgsino,符号)是标量玻色子希格斯玻色子对应的超对称粒子
超希格斯粒子 | 符号 | 本征态 | 自旋 | R-宇称 | 对称性 | 种类数 | 注释 | 对应希格斯玻色子 | 符号 | 自旋 | R-宇称 | 种类数 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 标量 | 2 | 希格斯玻色子 | 0 | +1 | 1 | |||
中性超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 标量 | 2 | 中性希格斯玻色子 | 、、 | 0 | +1 | 1 | ||
带电超希格斯粒子 | 、 | 1⁄2 | -1 | 标量 | 2 | 带电希格斯玻色子 | 0 | +1 | 2 | |||
赝标量超希格斯粒子 | 1⁄2 | -1 | 赝标量 | 1 | 赝标量希格斯玻色子 | 0 | +1 | 1 |
注:正如光子,Z玻色子和W±玻色子是B0, W0, W1 和 W2的叠加态。相对应地,超光子,zino和wino±是bino0, wino0, wino1 和 wino2的叠加态。
其它假想粒子
[编辑]其它理论预言存在另外的粒子:
名称 | 自旋 | 注释 |
---|---|---|
引力子 graviton | 2 | 解释量子引力 |
有质量引力子 massive graviton | 2 | 1、源于对广义相对论的修正理论,例如双度规理论(双引力理论)。该理论提出存在两种引力子:g型引力子:与物质耦合,可能具有微小质量,传播速度低于光速;f型引力子:不与物质直接作用,保持无质量。 两者的混合可能导致引力波在传播过程中发生振荡(类似中微子振荡)。2、有质量引力理论(dRGT理论)通过引入质量项扩展了广义相对论,允许引力子存在微小质量,同时保证与现有实验观测兼容。 |
多自旋引力子 | 0、1、2 | 多自旋可能性,若引力子质量不为零,允许存在自旋为0、1、2的玻色子作为引力载体。这些粒子在质量趋近于零时会退化为广义相对论的标准引力子。 |
对偶引力子 dual graviton | 2 | 在超引力的电磁对偶下的对偶引力子 |
超引力子 Gravitino | 3⁄2 | 也叫引力微子、超级引力子(Supergraviton),超引力理论中的超对称粒子,质量可能极重。 |
引力标量子 graviscalar | 0 | 也称为radion,出现在 Kaluza-Klein 理论中。 |
引力光子 graviphoton | 1 | 也称为gravivector |
超光子 hyperphoton | 0 | 与K介子衰变中的CP破坏相关的假设类光子粒子。 |
轴子 axion | 0 | 用来解决CP守衡的问题,暗物质的一个可能的候选者。 |
超軸子 axino | 1⁄2 | 也叫轴微子,解决CP守衡的问题在超对称粒子上的扩展。 |
标量轴子 saxion | 0 | 轴子的超级伙伴,与 axino 和 axion 一起在 Peccei-Quinn 理论的超对称扩展中形成一个超多重态。 |
轴味子 axiflavon | 0 | 也称为味轴子 flaxion |
膜子 branon | 0、1 | 膜宇宙模型。 |
胀子 dilaton | 0 | 一些弦理论的预测。时空度规涨落相关的准粒子,可能与宇宙学中的真空相变有关。 |
胀微子 dilatino | 1⁄2 | dilaton的超对称粒子 |
暴脹子 inflaton | 0 | 宇宙膨胀理論假設迄今仍不明的純量場和它的相關粒子。 |
曲率子 curvaton | 0 | 暴脹子的伴侣,使膨胀模型更自然。 |
隐子 Crypton | 2 | 引子,弦理论中的概念,宇宙中的基本单元不是点粒子,而是一维的弦,而引子就是弦的一种振动模式所对应的粒子。 |
磁单极子 Magnetic monopole | 1⁄2 或 0 | 大统一理论GUT,仅带有北極或南極的单一磁极(类似于只带负电荷的电子),它们的磁感线分布类似于点电荷的电场线分布。这种粒子是一种带有一个单位“磁荷”(类比于电荷)的粒子。 |
狄拉克磁单极子 Dirac monople | 1⁄2 或 0 | 允许电荷量子化的单极子,磁场分布类似点电荷的电场,磁感线从单一磁极发散,但狄拉克弦的存在导致矢势在特定方向上出现奇异性。 |
霍夫特-波利亚科夫磁单极子 t'Hooft-Polyakov monople | 0 | 狄拉克单极子,但没有狄拉克弦。基于大统一理论(GUT)中的希格斯机制和非阿贝尔规范场对称性自发破缺。 |
吴-杨磁单极子 Wu–Yang monopole | ?0 | 吴大峻-杨振宁磁单极子,利用纤维丛数学方法,将空间划分为两个半球区域,通过规范变换消除狄拉克弦的奇异性,构建无奇点的磁单极子模型。 |
双荷子 Dyon | 1⁄2 | 既带电荷又带磁荷的粒子,大统一理论GUT |
偶极子 dipole | 1⁄2 | |
上极子 Anapole | 1⁄2 | |
磁光子 magnetic photon | 1 | 由物理学家阿卜杜勒·萨拉姆于1966年预测。偶数和奇数C-宇称态的混合物,它不与轻子耦合。 |
对偶光子 dual photon | 1 | 由一些理论模型预测的电磁对偶下光子的对偶,包括M理论。 |
马约拉纳粒子 majoron | 0 | 预测中微子质量机制,其反粒子是其本身。 |
马约拉纳费米子 majorana fermion | 1⁄2 ; 3⁄2 ?... | 超规范子(Gluinos)、超中性子(neutralinos)及其他。其反粒子是其本身。 |
戈德斯通玻色子 goldstone boson | 0 | 或称南部-戈德斯通玻色子、南部-金石玻色子、Nambu-Goldstone bosons,指连续对称性被自发破缺后必定存在的零质量玻色粒子。 |
准戈德斯通费米子 quasi Goldstone fermions (QGF) | 1⁄2 | 在近似超对称破缺或软破缺下获得的具有微小质量的赝戈德斯通费米子。 |
超戈德斯通子 Goldstino | 1⁄2 | 一种无质量费米子,是由超对称性自发打破产生的费米子,是戈德斯通玻色子的超对称对应粒子。 准戈德斯通费米子 quasi Goldstone fermions (QGF) |
标量戈德斯通子 Sgoldstino | 0 | 超戈德斯通子的超级伙伴。 |
压力子 Pressuron | 0 | 2013年提出的与引力和物质耦合的假想标量粒子。 |
对称子 Symmetron | 0 | 调节假想对称场的第五种力。 |
X及Y玻色子 X and Y bosons | 1 | 大统一理论GUT |
W'及Z'玻色子 W' and Z' bosons | 1 | W+′, W−′, Z′ |
假想的更基本粒子
[编辑]理论上的夸克和轻子的结构模型:
- 阿尔法子 alphon
- 贝塔子 beiton
- 宇子 cosmon
- 族子 familon
- 格里克子 gleak
- 單子 haplon
- 黑子 helons
- 毛粒子 maon
- 前子 preon(先子):正電前子、反正電前子、中性前子跟反中性前子。
- 初子 rishon(粒生子):所有的輕子跟夸克都是由三個粒生子組成的,而這些由三個粒生子組成的粒子的自旋都是1/2。
- T-粒生子(符號T,取自英語的Third(意即「第三」或「三分之一」,這是因為在模型中T-粒生子的電荷是+1/3e之故)
- V-粒生子(符號V,取自英語的Vanish(意即「消失」,這是因為在模型中V-粒生子是電中性的之故)。
- 技彩粒子 Technicolor:技彩理论是为解决电弱对称性破缺问题而提出的超出标准模型的理论,以量子色动力学为模型,通过引入新的强相互作用,即技彩相互作用,来使W和Z玻色子获得质量,而不是像标准模型那样引入基本的希格斯玻色子。
- 堆子 tweedle
- 欧米伽子 omegon
- 前夸克 prequark
- 元始子 primons
- 五斂子 quinks
- 奎克 qwink
- 亚夸克 subquark(次夸克)
- 亚层子 substraton
- Y粒子 Y-particle
复合粒子
[编辑]强子
[编辑]
所有受到強相互作用影響的亞原子粒子都被稱為强子。
介子(玻色子)
[编辑]
介子由一個夸克和一個反夸克組成,夸克偶素(Quarkonium)由正反同一夸克构成的束缚态。
自旋(S) | 角動量 算符(L) | 總角動量 量子數(J) | 宇稱(P) P=(−1)L+1 | C-宇称(C) C=(−1)L+S | JPC | 介子的类型 |
---|---|---|---|---|---|---|
0 | 0 | 0 | − | + | 0−+ | 赝标量介子(Pseudoscalar meson) |
1 | 1 | + | − | 1+− | 赝矢量介子(Pseudovector meson) | |
2 | 2 | − | + | 2−+ | 赝张量介子(Pseudotensor meson) | |
3 | 3 | + | − | 3+− | 三阶轴矢量介子(Triaxial-vector meson) | |
1 | 0 | 1 | − | − | 1−− | 矢量介子(Vector meson) |
1 | 2, 1, 0 | + | + | 2++, 1++, 0++ | 标量介子(Scalar meson)0++ 轴矢量介子(Axial-vector meson)1++ 张量介子(Tensor meson)2++ | |
2 | 3, 2, 1 | − | − | 3−−, 2−−, 1−− | 矢量介子(Vector meson)1−− 赝张量介子(Pseudotensor meson)2−− 三阶矢量介子(Trivector meson)3−− | |
3 | 4, 3, 2 | + | + | 4++, 3++, 2++ | 张量介子(Tensor meson)2++ 三阶张量介子(Tritensor meson)3++ 四阶张量介子(Quadritensor meson)4++ |
介子的分类与命名
JPC | →0−+, 2−+, 4−+, ... | 1+−, 3+−, 5+−, ... | 1−−, 2−−, 3−−, ... | 0++, 1++, 2++, ... | |
---|---|---|---|---|---|
2S+1LJ→ | I ↓ | 1(S, D, …)J | 1(P, F, …)J | 3(S, D, …)J | 3(P, F, …)J |
1 | π+ π0 π- | b+ b0 b- | ρ+ ρ0 ρ- | a+ a0 a- | |
0 | η η′ | h h′ | ω ϕ′ | f f′ | |
0 | ηc | hc | ψ | χc | |
0 | ηb | hb | ϒ | χb | |
0 | ηt | ht | θ | χt | |
1 | Πc | Zc | Rc | Wc | |
1 | Πb | Zb | Rb | Wb | |
1 | Πt | Zt | Rt | Wt |
† C-宇称只与中性介子有关。
†† 当JPC=1−−(1³S1)时ψ介子被称为J/ψ介子
由于一些符号可能指向一个以上的粒子,因此有一些额外的规则:
- JPC=0的是标量介子,JPC=1是矢量介子,JPC=2是张量介子,对于其余的介子,J 数字被添加到下标:a0、a1、χc1等。
- 赝(Pseudo-)表示P=-1的介子,轴(Axial-)表示P=+1的介子,高J态(J≥3)通常使用三阶(tri-)、四阶(quadri-)。
- 对于大多数ψ、ϒ、χ的状态,通常会增加能级信息的表示:ϒ(1S)、ϒ(2S)。第一个数字是主量子数,字母是能级符号L,省略了多重性,因为它隐含在符号中,J 在需要时标识:χb1(1P),如果没有获得能级信息,则在括号中添加质量(单位:MeV/c2):ϒ(9460)。
- 符号不能区分干净夸克态和胶球态,因此胶球使用同样的标记方案。对于具有JPC奇异量子数 (JPC = 0−−,0+−、2+−、4+− …、1−+、3−+、5−+ …)的介子,使用与JP 相同介子的相同符号,将J标识出,同位旋(I=0)的JPC = 1−+标记为ω1。当粒子的量子数未知时被称为X,Y,Z,在括号中用质量表示。
→ ↓ | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
— | — | |||||
— | — | |||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— |
- 与 混合产生,短寿命的 ( PC = +1),长寿命的 ( PC = -1)。
- 如果JP是正规级数,包括正宇称 (JP = 0+, 2+, …)和负宇称 (JP = 1−, 3−, …)在符号上添加上标( ∗ )。
- 如果不是赝标量介子(JP = 0−)或矢量介子(JP = 1−)将(JP)添加为符号下标。
- 当介子的共振态已知时,在括号中加上。当共振状态未知时,在括号中添加质量(单位:MeV/c2)。介子处于基态时,括号中不加任何东西。
重子(费米子)
[编辑]
重子由三個夸克或反夸克組成。双夸克(Diquark)或双夸克关联/聚类是一个假设状态,重子内的三个夸克分成两组,相应的重子模型称为夸克-双夸克模型。双夸克通常被视为一个亚原子粒子,第三夸克通过强相互作用与之相互作用。二夸克的存在是一个有争议的问题,但它有助于解释某些核子性质,并重现对核子结构敏感的实验数据。
自旋(S) | 角動量算符(L) | 總角動量量子數(J) | 宇稱(P) P=(−1)L | JP |
---|---|---|---|---|
1/2 | 0 | 1/2 | + | 1/2+ |
1 | 3/2, 1/2 | − | 3/2−, 1/2− | |
2 | 5/2, 3/2 | + | 5/2+, 3/2+ | |
3 | 7/2, 5/2 | − | 7/2−, 5/2− | |
3/2 | 0 | 3/2 | + | 3/2+ |
1 | 5/2, 3/2, 1/2 | − | 5/2−, 3/2−, 1/2− | |
2 | 7/2, 5/2, 3/2, 1/2 | + | 7/2+, 5/2+, 3/2+, 1/2+ | |
3 | 9/2, 7/2, 5/2, 3/2 | − | 9/2−, 7/2−, 5/2−, 3/2− |
重子的分类与命名
根据同位旋(I)和所含夸克的种类将重子分为两类六组:
命名规则依据的是轻夸克(上夸克、下夸克、奇夸克)与重夸克(粲夸克、底夸克、顶夸克)的组合情况,规则涵盖了六种夸克所有可能的三夸克组合的情况,包括包含顶夸克的组合:
- 重子包含三个(
u
、
d
)夸克:
N
(I = 1/2) 、
Δ
(I = 3/2)
- 重子包含两个(
u
、
d
)夸克和一个(
s
)夸克:
Λ
(I = 0) 、
Σ
(I = 1),如果
s
夸克是重夸克(
c
、
b
、
t
)将夸克符号标为下标
- 重子包含一个(
u
、
d
)夸克和两个(
s
)夸克:
Ξ
(I = 1/2),如果
s
夸克是重夸克(
c
、
b
、
t
)将夸克符号标为下标
- 重子没有包含(
u
、
d
)夸克,包含了三个(
s
)夸克:
Ω
(I = 0),如果
s
夸克是重夸克(
c
、
b
、
t
)将夸克符号标为下标
重子 | 核子(N) | Δ重子 | Λ重子 | Σ重子 | Ξ重子 | Ω重子 |
---|---|---|---|---|---|---|
包含(、)夸克 | 3 | 2 | 1 | 0 | ||
包含(、、、)夸克 | 0 | 1 | 2 | 3 | ||
同位旋 () | 1⁄2 | 3⁄2 | 0 | 1 | 1⁄2 | 0 |
2 | 4 | 1 | 3 | 2 | 1 |
实际使用时还有一些额外的规则对重子之间进行区别,会用到一些不同的符号:
- 只含有一種夸克的重子(如 uuu 和 ddd)存在 JP = 3⁄2+ 組態,而 JP = 1⁄2+ 組態是泡利不相容原理所不允許的。
- 含有二種夸克的重子(如 uud 和 uus)和三種夸克的重子(如 uds 和 udc)可以存在JP = 1⁄2+ 和 JP = 3⁄2+ 两种組態,添加上标( ∗ )区别。
- 含有三種夸克的重子(例如 uds 和 udc)可以存在JP = 1⁄2+ 的两种組態。添加上标( ′ )区别。
- 根据重子的电荷数添加上标(0、+、-)。
N | 夸克 | JP
| Σ JP=1⁄2+ | 夸克 | JP | Σ JP=3⁄2+ | 夸克 | JP | ΞJP=1⁄2+ | 夸克 | JP | ΞJP=3⁄2+ | 夸克 | JP | ΩJP=1⁄2+ | 夸克 | JP | ΩJP=3⁄2+ | 夸克 | JP |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
p / p+ / N+ | u | 1⁄2+ | Σ+ | u | 1⁄2+ | Σ∗+ | u | 3⁄2+ | Ξ0 | u | 1⁄2+* | Ξ∗0 | u | 3⁄2+ | Ω− | s | 3⁄2+ | |||
n / n0 / N0 | u | 1⁄2+ | Σ0 | u | 1⁄2+ | Σ∗0 | u | 3⁄2+ | Ξ− | d | 1⁄2+* | Ξ∗− | d | 3⁄2+ | Ω0 c | s | 1⁄2+ | Ω∗0 c | s | 3⁄2+ |
Σ− | d | 1⁄2+ | Σ∗− | d | 3⁄2+ | Ξ+ c | u | 1⁄2* +* | Ξ∗+ c | u | 3⁄2+ | Ω− b | s | 1⁄2+ | Ω∗− b | s | 3⁄2+ | |||
Δ | 夸克 | JP | Σ++ c | u | 1⁄2+ | Σ∗++ c | u | 3⁄2+ | Ξ0 c | d | 1⁄2* +* | Ξ0 c | d | 3⁄2+ | Ω+ cc | s | 1⁄2+ | Ω∗+ cc | s | 3⁄2+ |
Δ++ | u | 3⁄2+ | Σ+ c | u | 1⁄2+ | Σ∗+ c | u | 3⁄2+ | Ξ′+ c | u | 1⁄2+ | Ω0 cb | s | 1⁄2+ | Ω∗0 cb | s | 3⁄2+ | |||
Δ+ | u | 3⁄2+ | Σ0 c | d | 1⁄2+ | Σ∗0 c | d | 3⁄2+ | Ξ′0 c | d | 1⁄2+ | Ω′0 cb | s | 1⁄2+ | ||||||
Δ0 | u | 3⁄2+ | Σ+ b | u | 1⁄2+ | Σ∗+ b | u | 3⁄2+ | Ξ++ cc | u | 1⁄2* +* | Ξ∗++ cc | u | 3⁄2+ | Ω− bb | s | 1⁄2+ | Ω∗− bb | s | 3⁄2+ |
Δ− | d | 3⁄2+ | Σ0 b | u | 1⁄2+ | Σ∗0 b | u | 3⁄2+ | Ξ+ cc | d | 1⁄2* +* | Ξ∗+ cc | d | 3⁄2+ | Ω++ ccc | c | 3⁄2+ | |||
Σ− b | d | 1⁄2+ | Σ∗− b | d | 3⁄2+ | Ξ0 b | u | 1⁄2* +* | Ξ∗0 b | u | 3⁄2+ | Ω+ ccb | c |