輕子與電弱力
費米常數(Fermi constant)
/ FAIR-mee /
費米常數是一個數字,用來衡量在日常放射性的低能量下,弱交互作用實際有多強。它以恩里科·費米(Enrico Fermi)命名,他在 20 世紀 30 年代寫下了第一個行得通的貝塔衰變理論,那時還遠沒有人知道 W 玻色子。他的描述把貝塔衰變當作四個粒子在同一個點相遇、以這一個常數所設定的強度相互作用。
費米的圖像就是物理學家所說的四費米子描述:一個中子、一個質子、一個電子和一個微中子全都在同一處接觸,由費米常數確定速率。如今我們知道這是一種近似——實際上是在兩對粒子之間交換一個 W 玻色子——但由於 W 極重,在低能量下這種交換發生在極其微小的距離上,看上去就像在一個點上。費米常數原來是把真實的弱耦合強度與 W 玻色子的質量結合在一起,這正是它很小的原因:一個很強的內在耦合,除以一個非常大的質量。
費米常數是全部物理學中測得最精確的數字之一,主要靠測定緲子衰變所需的時間來確定。因為它與 W 質量和弱耦合相聯繫,它是標準模型的基石輸入之一:許多預言都錨定在它的數值上。費米的四費米子理論是有效理論的教科書範例——一個更簡單的替身,在低能量下表現極好,但當能量攀升到足以直接分辨出 W 玻色子時,便悄然失效。
測定緲子能活多久,就能以極高精度給出費米常數。把這一個數字與對撞機上測得的 W 玻色子質量結合起來,就能提取出弱耦合的真實強度——而它接近電磁力的強度,恰如電弱統一所預期的那樣。
緲子壽命確定了費米常數,這是標準模型的一項基礎輸入。
費米常數小,並不意味著弱耦合小;它的小主要反映了被它除掉的那個巨大的 W 玻色子質量。
又稱
另見