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輕子（不參與強(qiáng)作用自旋為?/2的費(fèi)米子）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-16

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輕子

不參與強(qiáng)作用自旋為?/2的費(fèi)米子

輕子（lepton）是指不參與強(qiáng)相互作用的自旋為?/2的費(fèi)米子。輕子包括電子、μ子、τ粒子和與之相應(yīng)的中微子（ν、ν和ν以及它們的反粒子）。電子e、μ和τ粒子的質(zhì)量分別為0.51兆電子伏、105.66兆電子伏和1,776.99兆電子伏，它們都帶有一個(gè)單位的負(fù)電荷。它們的反粒子e、μ和τ帶有一個(gè)單位的正電荷。中微子及其反粒子不帶電，是中性粒子，近年來(lái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明中微子具有非零的靜質(zhì)量。

基本信息

中文名	輕子
外文名	lepton
特點(diǎn)	不參與強(qiáng)作用自旋為?/2的費(fèi)米子
隸屬	費(fèi)米粒子
組成	包括電子、μ子、τ粒子和中微子
學(xué)科	核物理

收起

簡(jiǎn)介

三代輕子的來(lái)源及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

不參與強(qiáng)相互作用的自旋為1／2的費(fèi)米子。輕子包括電子、μ子、τ粒子、與之相應(yīng)的中微子(ⅤeⅤ和Ⅴ以及它們的反粒子)。目前實(shí)驗(yàn)還未發(fā)現(xiàn)Ⅴ和它的反粒子。電子、μ子和τ粒子（又稱(chēng)重輕子）的質(zhì)量分別為0.51MeV、105.66MeV和1784MeV，它們都帶有一個(gè)單位負(fù)電荷，它們的反粒子帶有一個(gè)單位正電荷；中微子可能是以光速運(yùn)動(dòng)的零質(zhì)量粒子，它們以及反粒子不帶電，是中性粒子。

在輕子參與的所有弱相互作用和電磁相互作用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)守恒的量子數(shù)，稱(chēng)為輕子數(shù)。所有正粒子的輕子數(shù)為+1,反粒子的輕子數(shù)為－1。對(duì)所有的反應(yīng)過(guò)程，輕子數(shù)的代數(shù)和在反應(yīng)前后不變。與電荷守恒不同，電荷守恒與電磁相互作用相聯(lián)系，而輕子數(shù)守恒沒(méi)有已知的相互作用為根據(jù)，只是實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)它總是守恒。

三代輕子圖

1962年實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)存在兩種中微子Ⅴe和Ⅴ，它們分別與電子和μ子相聯(lián)系，因此輕子數(shù)守恒又分解為電子數(shù)（e和Ⅴe粒子數(shù)減去e和Ⅴe粒子數(shù)）和μ子數(shù)（μ和Ⅴ粒子數(shù)減去μ和Ⅴ粒子數(shù)）分別守恒。1975年發(fā)現(xiàn)了τ粒子，但還未發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的第三種中微子，會(huì)不會(huì)有第三種τ輕子數(shù)守恒尚待證實(shí)。除τ粒子外，前二類(lèi)輕子（e、Ⅴe和μ、Ⅴ）的性質(zhì)已有較充分的研究，它們的性質(zhì)非常類(lèi)似，僅質(zhì)量有很大差別，解釋這個(gè)現(xiàn)象是粒子物理學(xué)理論中的一個(gè)尚待解決的重要課。

輕子家族

輕子家族的粒子有六種味，它們具有以下兩個(gè)重要性質(zhì)：

(1)輕子不參與強(qiáng)力的相互作用，只受電磁力和弱力的影響；

(2)輕子數(shù)守恒，即輕子只能以粒子反粒子成對(duì)地產(chǎn)生或湮滅，總的輕子數(shù)（輕子數(shù)目減去反輕子數(shù)目）在已知的一切物理過(guò)程中保持不變。

已知的六種味的輕子成對(duì)出現(xiàn)，每一對(duì)包括一種荷電輕子和一種被稱(chēng)為中微子的中性輕子。

輕子與夸克

關(guān)于物質(zhì)的基本組元和它們之間相互作用的實(shí)驗(yàn)和理論研究，已經(jīng)揭示了粒子物理世界的許多奧秘。我們已經(jīng)知道，構(gòu)成一切物質(zhì)的基本磚塊有兩大家族：輕子和夸克，它們都是費(fèi)米子。傳遞夸克、輕子之間相互作用的是規(guī)范玻色子，光子傳遞電磁力，膠子傳遞強(qiáng)力，W和Z傳遞弱力。

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