強子與夸克模型

共振態(resonance)

曾被發現的強子,大多數並不是那種飛越探測器、留下一道徑跡的粒子。它們幾乎在形成的一剎那就消失了——短命到在能走過哪怕一個原子核寬度之前就已衰變。這些極其轉瞬即逝的強子叫做共振態,人們探測它們,靠的不是直接看到它們,而是它們在碰撞發生頻率中留下的痕跡。

共振態是一種極短命的狀態,它表現為圖上的一個峰——一個鼓包——這張圖描繪的是某反應發生的可能性如何隨能量變化。當你把碰撞能量向上調,反應率一直很低,然後在某個特定能量上突然飆升,隨後又落下。這個飆升意味著一個真實卻短暫的粒子正在形成並立即衰變。峰的能量就是共振態的質量;峰的寬度透過不確定性原理告訴你它的壽命:峰越寬,狀態越短命。這種峰的經典形狀是布雷特-維格納曲線。

共振態構成了粒子動物園的主體。在數以百計已編目的強子中,絕大多數都是共振態——夸克組合的激發態,存活時間不到萬億分之一的萬億分之一秒。它們非但不是麻煩,反而正是強交互作用的譜自我揭示的方式:每一個鼓包,都是某種夸克組合能級階梯上的一級,而尋找並測量這些鼓包,正是強子譜學的日常工作。

Δ 共振態在 π 介子-質子散射中表現為約 1.23 GeV 處的一個鼓包。它約 0.12 GeV 的寬度,對應著不到 10^-23 秒的壽命。

共振態是一種轉瞬即逝的粒子,表現為反應率中的一個峰;峰的寬度衡量它的壽命有多短。

共振態是一種貨真價實的粒子,不只是數據中的一個雜訊。它和質子一樣真實;只是它衰變得太快,唯一能捕捉它的方式,是它在圖上留下的那個鼓包。

又稱
hadron resonanceresonant state共振态共振態