轻子与电弱力
弱耦合的普适性(universality of the weak couplings)
普适性是这样一条原则:弱相互作用以完全相同的强度对待全部三代粒子。无论弱相互作用作用在电子、缪子还是陶子身上——或作用在与之配对的中微子身上——这种相互作用的基本强度都是同一个数字。这些粒子在质量上各不相同,但弱相互作用对它们一视同仁、绝不偏心。
这是一个强而具体的论断,而且可以检验。看看缪子和陶子:两者都能以同样的方式衰变,变成一个更轻的带电轻子加中微子。如果弱耦合对其中一个比对另一个更强,它们的衰变速率(在校正了不同的质量之后)就对不上。可事实是它们对得上,而且精度很高。同样的检验还比较 W 玻色子衰变成电子、缪子、陶子的频率,以及带电π介子衰变成缪子与衰变成电子的频率。在目前的测量范围内,弱相互作用确实以完全相同的方式耦合到每一代。
普适性之所以重要,是因为它是标准模型内置的预言,而非可有可无的附加项,所以任何真正的偏离都会是理论上一道清晰的裂缝。这正是为什么近年来的实验迹象——统称为味反常——某些粒子衰变成缪子和电子的速率与预期略有不同,引起了如此大的关注。迄今为止这些迹象尚未站稳成为定论,普适性依然完好,但搜寻仍在继续,因为一旦确认违反,就会直接指向新物理。
在对撞机上产生的 W 玻色子,衰变成电子、缪子或陶子(各自带着自己的中微子)的速率几乎完全相等。这种均匀的三分,正是普适性的现身:W 根本不在乎它喂给的是哪一代。
W 玻色子以近乎相等的速率衰变到每一代轻子——这就是运行中的普适性。
普适性说的是耦合强度,而不是你天真看到的速率;在比较之前,必须先校正电子、缪子和陶子彼此差异极大的质量。
又称
另见