强子与夸克模型
强子多重态(hadron multiplet)
当你把已知的强子按性质分类,它们并不会杂乱散落。它们落入整齐的群组——一群质量几乎相同、行为几乎一样、主要在电荷上有差别的粒子。质子和中子就是这样一对;三个 π 介子是这样一组三个。每一个这种整齐的群组,叫做一个多重态。
多重态是强相互作用几乎一视同仁的一族强子。原因在于对称性。由于上夸克和下夸克质量如此接近,强相互作用几乎不在乎哪个是哪个,所以把上换成下几乎不改变任何事——这个近似对称性叫做同位旋,它把质子和中子归为一组,把三个 π 介子归到一起。引入奇夸克,就把这一点扩展成一个更大的对称性,把强子排成八个或十个成员的更大图案,当你以电荷对奇异数作图时,往往画成优雅的六边形和三角形。
这些图案正是揭示夸克模型的突破。1961 年,盖尔曼和内埃曼注意到重子落入八个一组——八重法——而某个十个一组的图案缺了一个角。模型预言了一个新粒子,即 Ω⁻,具有确定的质量和性质,来填补那个空缺。它在 1964 年被发现,与预言分毫不差,这一胜利使多重态图案从奇趣变成了「夸克是万物之本」的证据。
最轻的二分之一自旋重子构成一个八重态(质子、中子、Λ、三个 Σ、两个 Ξ);二分之三自旋的重子构成一个十重态,其缺失的第十个成员,就是被预言的 Ω⁻。
强子聚成由其夸克内容决定的对称图案——八重态与十重态。
这些对称性只是近似的。倘若上、下、奇夸克质量完全相同,它们就会是精确的;正因为并非如此,同一多重态的成员质量明显不同,而不是彼此完美的复制品。
又称
另见