輕子與電弱力

輕子數(lepton number)

輕子數是大自然似乎遵守的一項簡單記帳規則:在任何反應中,輕子的數目減去反輕子的數目,反應前後保持不變。你可以把它想成一本帳本,每個輕子記為 +1,每個反輕子(比如正電子或反微中子)記為 -1。把反應前和反應後的條目各自加總,兩個總和必須相等。

拿中子衰變這個經典例子來說。一個中子變成一個質子、一個電子和一個電子反微中子。質子不是輕子,所以記 0。電子是輕子,記 +1。反微中子是反輕子,記 -1。於是衰變之後的輕子總和是 +1 加 -1,等於 0——和我們一開始的 0 完全相同(中子本身也不是輕子)。那個反微中子必須恰好出現,帳才能對上。

輕子數就是物理學家所說的守恆量——一個不會改變的計數,背後的道理和電荷守恆是一樣的。這類守恆律威力很大:它們禁止了大量僅憑能量本可以發生的反應,而且早在有人捕捉到微中子之前,它們就預言了貝塔衰變中必定要放出一個看不見的夥伴(微中子)。輕子數究竟是嚴格守恆,還是只是非常接近守恆,這是一個懸而未決的問題,與微中子是否是自己的反粒子緊密相連。

緲子衰變時,一個緲子(輕子,+1)變成一個電子(+1)外加一個緲子微中子和一個電子反微中子:電子和緲子微中子貢獻 +2,電子反微中子貢獻 -1,合計 +1——和我們一開始的那個緲子完全一樣。

在緲子衰變的全過程中,帳本始終平衡在 +1。

輕子數是一條觀測到的規則,並非標準模型的深層定理;一種假想的過程叫無微中子雙貝塔衰變會破壞它,一旦找到它,就說明微中子是自己的反粒子。

又稱
轻子数守恒輕子數守恆