壽命

物理學家造出的大多數粒子都不長久。它們在一次碰撞中誕生，只存在一瞬，然後就分崩離析，化成更輕的粒子。這種短暫如此普遍，以至於人們對任何一個新粒子最先問的問題之一，就是：它能活多久？答案就是它的壽命，而這壽命跨越驚人的範圍——從質子近乎永恆，到最重的粒子還不到十億億分之一秒。

一個粒子的壽命，是它衰變之前平均能存活的時間。衰變是一個隨機的量子過程：你永遠說不準單個粒子究竟何時會破裂，只能說出概率。所以壽命是對大量相同粒子取的統計平均，很像放射性所用的半衰期（兩者直接相關）。例如一個自由中子，平均約存活十五分鐘才衰變；一個緲子約活百萬分之二秒；許多在對撞機裡造出的粒子，存活時間還不到一億億億分之一秒。有些粒子，比如電子，以及（就我們所知）質子，是穩定的，實際上從不衰變。

壽命之所以重要，是因為它根本上決定了一個粒子能否被探測到。長壽的粒子會在探測器裡留下可見的徑跡；短命的粒子幾乎瞬間衰變，必須從它的衰變產物重建出來。壽命還通過不確定性原理，與一個粒子的衰變寬度緊緊相連：短命的粒子，測得的質量分布很寬，長壽的則很尖銳。一個值得指出的微妙之處：一個快速運動的不穩定粒子，由於時間膨脹，在實驗室裡看上去活得更久，這正是為什麼高速產生的短命粒子，仍能在衰變前飛過可測量的距離。