輕子與電弱力

緲子(muon)

/ MYOO-on /

用一句話說,緲子就是一個重電子。它帶有與電子相同的負電荷,幾乎在每一方面都表現得像電子,但重約 207 倍。20 世紀 30 年代,人們首次在宇宙射線中發現它時,它實在太出人意料,據說物理學家拉比(I. I. Rabi)打趣道:「誰點的這道菜?」——沒人要過電子的第二個翻版。

更重讓緲子變得不穩定。靜止的緲子只能存活約 2.2 微秒就會衰變,幾乎總是變成一個電子加兩個微中子。緲子在自然界中產生於宇宙射線撞擊高層大氣,並源源不斷地灑落到我們身上——大約每秒就有一個穿過你攤開的手掌。它們也可以在加速器中按需製造,其相對較長的壽命(以粒子的標準而言算長)使它們成為格外有用的實驗工具。

緲子是第二代帶電輕子,在輕子的階梯上比電子高一級。它是物理學的主力:能存活到落地的緲子是時間膨脹的經典例證;被冷卻、儲存的緲子被用來以驚人的精度測量緲子的磁矩(著名的「g 減 2」實驗);緲子束甚至可以充當溫和的探針,深入材料內部、考古遺址乃至火山之中。

在約 15 公里高空產生的緲子,按其短短 2.2 微秒的壽命,本應在落地前早就衰變——可大量緲子還是到達了地面。因為它們以接近光速運動,從我們的角度看,它們的內部時鐘走得很慢,於是活得夠久、足以走完全程:這是時間膨脹被現場抓個正著。

到達地面的宇宙射線緲子,是相對論時間膨脹的日常證據。

儘管更重,緲子和電子一樣是點粒子——它多出來的質量來自與希格斯場更強的耦合,而非任何內部結構。

又稱
mu leptonμμ子