强子与夸克模型
重子(baryon)
/ BARE-ee-on /
在所有由夸克构成的粒子里,那些又重又熟悉的——填满每一个原子核的质子和中子——属于一个叫做重子的家族。这个名字源自希腊语中「重」一词,因为当初对它们进行分类时,这些是已知最重的粒子。只要你曾经拿起过任何东西,它几乎全部的重量都是重子。
重子是由三个夸克组成的强子。质子是两个上夸克加一个下夸克(uud);中子是一个上夸克加两个下夸克(udd)。三个夸克的分数电荷相加得到整数,它们的自旋组合起来使重子带有半整数自旋,这使每个重子都是费米子——也就是遵守泡利不相容原理、不能挤进同一个状态的那类粒子。把夸克换成更重的味,就得到一整个动物园般的其他重子,比如带奇夸克的 Λ 粒子和 Σ 粒子,但它们不稳定,会迅速衰变。
重子带有一个记账用的标签,叫做重子数:每个重子算 +1,每个反重子算 −1,而在我们见过的一切反应中,这个总和似乎都守恒。正是这种守恒,使最轻的重子——质子——没有更轻的重子可以衰变成,从而显得稳定。它也是一个深刻的谜:宇宙几乎完全由重子构成,反重子寥寥无几,这种失衡标准模型无法完全解释。
质子(uud,电荷 +1)和中子(udd,电荷 0)是最轻的重子;Λ 粒子(uds)是较重的重子,约在十亿分之一秒的十分之一内就衰变掉。
三个夸克组成一个重子;质子和中子是其中仅有的两个稳定到足以构成物质的成员。
三个夸克是日常的图像,但这是一种简化:重子内部还满是胶子和转瞬即逝的额外夸克-反夸克对。决定它身份的那三个夸克,叫做价夸克。
又称
另见