對稱性與守恆定律
味量子數(flavor quantum numbers)
粒子身上掛著一套永久的標號——一個個小標籤,說明它是什麼,而自然在反應中會盯著這些標籤。有些標籤你已經見過:電荷、重子數、輕子數。味量子數是這類標籤的又一個家族,較重的每一種夸克各對應一個,用來記一個粒子裡含有多少個該種夸克。
夸克有六種,稱為味:上、下、奇、粲、底、頂。對較重的四種(奇、粲、底、頂),物理學家各指派一個量子數——奇異數、粲數、底數和頂數——它就是數一個粒子裡含有多少個該種夸克、再減去對應的反夸克。一個含有一個粲夸克的粒子粲數為 +1;它的反粒子粲數為 -1;一個不含粲夸克的粒子粲數為 0。關鍵規則和我們在奇異數那裡見到的一樣:強交互作用和電磁力嚴格守恆每一個味數,因為它們從不把一種夸克味變成另一種。只有弱交互作用能改變味,比如把一個粲夸克變成一個奇夸克。
這些標號是強子物理中日常的記帳工具。它們一眼就告訴你一個反應能否走快速的強交互作用(味相平衡),還是必須等候緩慢的弱交互作用(必須改變某個味),這又決定了一個粒子能活多久。每出現一種新夸克,這套模式就重演一次:奇異數在二十世紀五十年代最先被發現,粲數在 1974 年隨 J/ψ 粒子的發現得到證實,底和頂隨後跟上。每一個新的味量子數都標誌著一層新物質的發現。
D 介子含有一個粲夸克,所以它粲數為 +1。強交互作用無法使它衰變,因為那需要消滅那個孤立的粲夸克、改變味。只有弱交互作用才能做到,把粲夸克變成奇夸克或下夸克——這正是 D 介子活得足夠久、能留下一段可測徑跡的原因。
帶粲的粒子只能通過改變味的弱交互作用衰變。
味量子數被強交互作用和電磁力守恆,卻被弱交互作用經常性地破壞;這正是重夸克粒子之所以會衰變的原因。頂夸克太重,以至於還來不及結合成強子就衰變了,所以它沒有屬於自己的、成型的強子譜。
又稱
另見