奇異數
正文
又稱奇異量子數,描述強子內部性質的一種量子數,用符號 S表示。20世紀50年代以前人們已發現的基本粒子為數還不很多。這些粒子是核子(包括質子和中子)、π介子(包括帶電的π±和電中性的π0 )、輕子(包括電子和μ子)和光子。它們的性質已為人們所熟知。1947年首先在宇宙線中發現了新型的粒子。50年代初期這種粒子也可在用加速器作的實驗中產生。這種粒子在π介子-核子或核子-核子碰撞過程中產生,行進了一段距離後又主要變成π介子和核子。其主要特點一是產生截面很大而衰變壽命很長,即"產生快,衰變慢";二是協同產生,即兩個或多個新型粒子在一次碰撞過程中同時產生。
隨著實驗資料的積累,人們逐漸認識到,新型粒子的這兩個特性都是與一個新量子數──奇異數──相聯繫的。普通的強子、核子和π介子,其奇異數為零;新型粒子則是具有非零奇異數的強子,稱為奇異粒子。由普通強子碰撞產生奇異粒子的過程是強相互作用過程,奇異數守恆,因而產生速度快、截面大,而且必須幾個奇異粒子同時產生才能保持總的奇異數為零。奇異粒子的衰變過程是弱相互作用過程,奇異數不守恆,因此單個的奇異粒子可以變成核子和 π介子的體系,只是衰變速度慢,壽命長。人們還從實驗資料中歸納出一條唯象規則:一次弱相互作用過程最多只能改變奇異數一個單位。因此奇異數為兩個單位的奇異粒子要經過兩次弱衰變才能變成普通強子,這就滿意地解釋了Ξ超子的"級聯衰變"性質。例如: 奇異數的引入很好地解釋了當時所發現的奇異粒子的行為,而且它的性質(強相互作用ΔS=0,弱相互作用ΔS=0,±1)已經為以後大量有關的實驗,包括一系列共振態奇異粒子和1964年發現的新奇異重子 Ω- 的實驗所證實。
已知奇異粒子的奇異數
反粒子與粒子的奇異數相反;共振態奇異粒子與相應的非共振態奇異粒子有相同的奇異數,如