寿命

物理学家造出的大多数粒子都不长久。它们在一次碰撞中诞生，只存在一瞬，然后就分崩离析，化成更轻的粒子。这种短暂如此普遍，以至于人们对任何一个新粒子最先问的问题之一，就是：它能活多久？答案就是它的寿命，而这寿命跨越惊人的范围——从质子近乎永恒，到最重的粒子还不到十亿亿分之一秒。

一个粒子的寿命，是它衰变之前平均能存活的时间。衰变是一个随机的量子过程：你永远说不准单个粒子究竟何时会破裂，只能说出概率。所以寿命是对大量相同粒子取的统计平均，很像放射性所用的半衰期（两者直接相关）。例如一个自由中子，平均约存活十五分钟才衰变；一个缪子约活百万分之二秒；许多在对撞机里造出的粒子，存活时间还不到一亿亿亿分之一秒。有些粒子，比如电子，以及（就我们所知）质子，是稳定的，实际上从不衰变。

寿命之所以重要，是因为它根本上决定了一个粒子能否被探测到。长寿的粒子会在探测器里留下可见的径迹；短命的粒子几乎瞬间衰变，必须从它的衰变产物重建出来。寿命还通过不确定性原理，与一个粒子的衰变宽度紧紧相连：短命的粒子，测得的质量分布很宽，长寿的则很尖锐。一个值得指出的微妙之处：一个快速运动的不稳定粒子，由于时间膨胀，在实验室里看上去活得更久，这正是为什么高速产生的短命粒子，仍能在衰变前飞过可测量的距离。