強子與夸克模型
重子(baryon)
/ BARE-ee-on /
在所有由夸克構成的粒子裡,那些又重又熟悉的——填滿每一個原子核的質子和中子——屬於一個叫做重子的家族。這個名字源自希臘語中「重」一詞,因為當初對它們進行分類時,這些是已知最重的粒子。只要你曾經拿起過任何東西,它幾乎全部的重量都是重子。
重子是由三個夸克組成的強子。質子是兩個上夸克加一個下夸克(uud);中子是一個上夸克加兩個下夸克(udd)。三個夸克的分數電荷相加得到整數,它們的自旋組合起來使重子帶有半整數自旋,這使每個重子都是費米子——也就是遵守包立不相容原理、不能擠進同一個狀態的那類粒子。把夸克換成更重的味,就得到一整個動物園般的其他重子,比如帶奇夸克的 Λ 粒子和 Σ 粒子,但它們不穩定,會迅速衰變。
重子帶有一個記帳用的標籤,叫做重子數:每個重子算 +1,每個反重子算 −1,而在我們見過的一切反應中,這個總和似乎都守恆。正是這種守恆,使最輕的重子——質子——沒有更輕的重子可以衰變成,從而顯得穩定。它也是一個深刻的謎:宇宙幾乎完全由重子構成,反重子寥寥無幾,這種失衡標準模型無法完全解釋。
質子(uud,電荷 +1)和中子(udd,電荷 0)是最輕的重子;Λ 粒子(uds)是較重的重子,約在十億分之一秒的十分之一內就衰變掉。
三個夸克組成一個重子;質子和中子是其中僅有的兩個穩定到足以構成物質的成員。
三個夸克是日常的圖像,但這是一種簡化:重子內部還滿是膠子和轉瞬即逝的額外夸克-反夸克對。決定它身份的那三個夸克,叫做價夸克。
又稱
另見