轻子与电弱力
费米常数(Fermi constant)
/ FAIR-mee /
费米常数是一个数字,用来衡量在日常放射性的低能量下,弱相互作用实际有多强。它以恩里科·费米(Enrico Fermi)命名,他在 20 世纪 30 年代写下了第一个行得通的贝塔衰变理论,那时还远没有人知道 W 玻色子。他的描述把贝塔衰变当作四个粒子在同一个点相遇、以这一个常数所设定的强度相互作用。
费米的图像就是物理学家所说的四费米子描述:一个中子、一个质子、一个电子和一个中微子全都在同一处接触,由费米常数确定速率。如今我们知道这是一种近似——实际上是在两对粒子之间交换一个 W 玻色子——但由于 W 极重,在低能量下这种交换发生在极其微小的距离上,看上去就像在一个点上。费米常数原来是把真实的弱耦合强度与 W 玻色子的质量结合在一起,这正是它很小的原因:一个很强的内在耦合,除以一个非常大的质量。
费米常数是全部物理学中测得最精确的数字之一,主要靠测定缪子衰变所需的时间来确定。因为它与 W 质量和弱耦合相联系,它是标准模型的基石输入之一:许多预言都锚定在它的数值上。费米的四费米子理论是有效理论的教科书范例——一个更简单的替身,在低能量下表现极好,但当能量攀升到足以直接分辨出 W 玻色子时,便悄然失效。
测定缪子能活多久,就能以极高精度给出费米常数。把这一个数字与对撞机上测得的 W 玻色子质量结合起来,就能提取出弱耦合的真实强度——而它接近电磁力的强度,恰如电弱统一所预期的那样。
缪子寿命确定了费米常数,这是标准模型的一项基础输入。
费米常数小,并不意味着弱耦合小;它的小主要反映了被它除掉的那个巨大的 W 玻色子质量。
又称
另见