ρ介子
在粒子物理學中,ρ介子是一種壽命短的重子,它的同位旋三重態是由ρ+
、ρ0
及ρ−
所表示。除了π介子及K介子,ρ介子是最輕的強相互作用粒子,三種態的質量都大概在770 MeV左右。ρ+
及ρ0
間應該有一個小的質量差,是由粒子自身的電磁能所造成的,同時輕夸克質量所造成的同位旋破缺也會帶來一點的質量差;然而,現時的實驗指出這樣的質量差差額上限為0.7 MeV。
ρ介子的壽命很短,其衰變寬度約為145 MeV,還有很奇怪的一點是,ρ介子的共振寬度並不能用布萊特-維格納分佈(Breit-Wigner distribution)來描述。ρ介子主衰變模式的產物為一對π介子,其分支比達99.9%。
在重子的德·魯胡拉-喬吉-格拉肖描述(De Rujula-Georgi-Glashow description)中,ρ介子可被視為夸克與反夸克的束縛態,同時也是π介子的受激版本。跟π介子不一樣的是,ρ介子的自旋j=1(向量介子),而且質量要大很多。π介子和ρ介子的質量差,是來自夸克與反夸克間一股大的超精細相互作用。但德·魯胡拉-喬吉-格拉肖描述則用意外來解釋這質量差,而不是手性對稱破缺,因此這點也成為了反對該描述的主要根據。
ρ介子可被視為自發破缺規範對稱的規範玻色子,具有突現的局部特點(從QCD而來)。注意破缺的規範對稱(也叫隱藏局部對稱),與作用於味的總體手性對稱是有區別的。哈沃德·喬吉在他的一篇論文《手性對稱的向量極限》中,就有描述這一點,論文中他還把大部份有關隱藏局部對稱的文獻,歸入非線性σ模型[1]。
ρ介子是規範玻色子的這個觀點,最近被一套叫AdS/QCD的理論方案所強化,該方案應用了從弦理論衍生的AdS/CFT。在這套方案中,有一片小的外加度,叫反德西特空間(anti de Sitter space)。總體味對稱被提昇為五度的規範對稱“向量極限”,而這一對稱會在空間的邊界破缺成同位旋。ρ介子是五度空間中最輕的卡魯扎-克萊因共振態。這套方案的好處是,能夠對ρ介子的相互作用作出量化預測。這些預測的誤差一般都在10%以內。對於這種五度空間描述是否還具有微擾控制,這一點仍存在疑問,因此是現行研究的活躍課題。在概念上,AdS/QCD方案原則上與《手性對稱的向量極限》很接近。如果把第五度空間解構,就會得出一套有效場論,與“向量極限”所描述的很像。
粒子名稱 | 粒子 符號 |
反粒子 符號 |
內含 夸克[2] |
靜止質量 (MeV/c2) | IG | JPC | S | C | B' | 平均壽命 (s) | 一般衰變產物 (>所有衰變的5%) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
帶電ρ介子[3] | ρ+ (770) |
ρ− (770) |
u d | ±0.4 775.4 | 1+ | 1− | 0 | 0 | 0 | ×10−24 ~4.5 | π± + π0 |
中性ρ介子[3] | ρ0 (770) |
ρ0 (770) |
±0.34 775.49 | 1+ | 1−− | 0 | 0 | 0 | ×10−24 ~4.5 | π+ + π− | |
[a] ^ 粒子數據小組的報告中寫的是共振寬度(Γ)。轉換式為τ = ħ⁄Γ,可得上述壽命τ,其中ħ為約化普朗克常數。
[b] ^ 實際數值取決於所用的測量方法。詳見參考資料。
參考資料
- H. Georgi. (1990) "Vector Realization of Chiral Symmetry." inSPIRE Record
- C. Amsler et al. (2008): Quark Model 页面存档备份,存于
- C. Amsler et al. (2008): 页面存档备份,存于 Particle listings – ρ