轻子与电弱力
缪子(muon)
/ MYOO-on /
用一句话说,缪子就是一个重电子。它带有与电子相同的负电荷,几乎在每一方面都表现得像电子,但重约 207 倍。20 世纪 30 年代,人们首次在宇宙射线中发现它时,它实在太出人意料,据说物理学家拉比(I. I. Rabi)打趣道:'谁点的这道菜?'——没人要过电子的第二个翻版。
更重让缪子变得不稳定。静止的缪子只能存活约 2.2 微秒就会衰变,几乎总是变成一个电子加两个中微子。缪子在自然界中产生于宇宙射线撞击高层大气,并源源不断地洒落到我们身上——大约每秒就有一个穿过你摊开的手掌。它们也可以在加速器中按需制造,其相对较长的寿命(以粒子的标准而言算长)使它们成为格外有用的实验工具。
缪子是第二代带电轻子,在轻子的阶梯上比电子高一级。它是物理学的主力:能存活到落地的缪子是时间膨胀的经典例证;被冷却、存储的缪子被用来以惊人的精度测量缪子的磁矩(著名的'g 减 2'实验);缪子束甚至可以充当温和的探针,深入材料内部、考古遗址乃至火山之中。
在约 15 公里高空产生的缪子,按其短短 2.2 微秒的寿命,本应在落地前早就衰变——可大量缪子还是到达了地面。因为它们以接近光速运动,从我们的角度看,它们的内部时钟走得很慢,于是活得够久、足以走完全程:这是时间膨胀被现场抓个正着。
到达地面的宇宙射线缪子,是相对论时间膨胀的日常证据。
尽管更重,缪子和电子一样是点粒子——它多出来的质量来自与希格斯场更强的耦合,而非任何内部结构。
又称
另见