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粒子衰变

2022-07-08 12:42:59 百科资料

粒子衰变是一基本粒子变成其他基本粒子的自发过程。在这个过程中,一基本粒子变成质量更轻的另一种基本粒子,及一中间粒子,例如μ子衰变中的W玻色子。这中间粒子随即变成其他粒子。如果生成的粒子不稳定,那么衰变过程还会继续。粒子衰变这种过程,与放射性衰变不一样,后者为一不稳定的原子核,变成一更小的原子核,当中还伴随着粒子或射线的发射。

  • 中文名 粒子衰变
  • 外文名 粒子衰变
  • 应用学科 原子核物理
  • 其他领域 量子力学
  • 相关概念 费米子 玻色子

简介

  粒子衰变是一基本粒子变成其他基本粒子的自发过程。在这个过程中,一基本粒子变成质量更轻的另一种基本粒子,及一中间粒子,例如μ子衰变中的W玻色子。这中间粒子随即变成其他粒子。如果生成的粒子不稳定,那么衰变过程还会继续。粒子衰变这种过程,与放射性衰变不一样,后者为一不稳定的原子核,变成一更小的原子核,当中还伴随着粒子或射线的发射。

粒子寿命列表

  所有数值均来自粒子数据小组:

  种类

  名称

  符号

  能量 (MeV)

  平均寿命

  轻子

  电子 / 正电子

  e-/e+

  0.511

  年

  μ子 / 反μ子

  μ-/μ+

  105.6

  秒

  τ子 / 反τ子

  τ-/τ+

  1777

  秒

  介子

  中性π介子

  π0

  135

  秒

  带电π介子

  π+/π-

  139.6

  秒

  重子

  质子 / 反质子

  Ρ-/Ρ+

  938.2

  > 1029年

  中子 / 反中子

  n/ǹ

  939.6

  885.7 秒

  玻色子

  W玻色子

  W+/W-

  804,000

  10 − 25 秒

  W玻色子

  Z0

  91000

  10 − 25 秒

生还概率

  把一个粒子的平均寿命标记为τ,这样粒子在时间t后仍生还(即未衰变)的概率为P(t) = e

  其中为该粒子的洛伦兹因子。

衰变率

  设一粒子质量为M,则衰变率可用下面的通用公式表示其中n为原衰变所生成的粒子数,m为连接始态与终态的不变矩阵上的元,dФn为相位空间的元,即为粒子i的四维动量。

四维动量

  在狭义相对论中,四维动量是将古典三维动量推广到四维空间。 动量是三维向量; 类似地,四维动量是时空中的四向量。 具有相对论能量E和三空间动量p =(px,py,pz)=γmv的粒子的逆向四维动量,其中v是粒子的三空间速度,γ是洛伦兹因子。

  mv是粒子的平均非相对动量,m是其余质量。四维动量在相对论计算中是有用的,因为它是洛伦兹矢量。 这意味着很容易跟踪在洛伦兹变换下如何变换。

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