浅谈超核系统.DOC

漫談超核系統 曾詣涵 中央研究院物理研究所 Email: phtzengyh@ccvax.sinica.edu.tw 前言 原子核物理的研究, 除在瞭解原子核(nucleus)的組成結構及其他種種物理性質外,最重要的目的之一即在探討其組成份子間的作用力. 我們都知道, 原子核是由包含質子(proton)和中子(neutron)之核子(nucleon, 或稱核成子)所組成, 而核子間的作用力為強作用力(strong interaction). 幾十年來, 由於原子核物理學家的努力, 有關核子間作用的實驗已積存極為巨量的數據, 人們對於強作用力的種種探討也時有所獲, 然欲達完全瞭解仍有相當距離. 原子核被用於作為探討強作用力的 超核子 質量 生命期 夸克組成 自秉自旋 同位自旋 奇異數 (MeV/c2) (×10 -10 sec) JΠ I S Λ 1115.6 2.632 uds 1/2＋ 0 - 1 Σ0 1192.6 7.4×10 -10 uds 同 1 - 1 Σ－ 1197.4 1.48 dds 1 - 1 Σ＋ 1189.5 0.8 uus 上 1 - 1 Ξ0 1314.7 2.90 uss 同 1/2 - 2 Ξ－ 1321.2 1.64 dss 上 1/2 - 2 Ω－ 1674 0.82 sss 3/2＋ 0 - 3 工具有其先天的限制, 除了所包含的自由度不多外, 且因質子與中子是同位質點, 受包立排斥原理(Pauli exclusion principle)規範, 故而很多強作用力所可能顯現的現象, 在傳統的原子核中看不到, 增加不同類的質點於研究工具中或能有助於解決強作用力的疑難, 超核的發現無疑地增加人們在這方面的希望. 超核是什麼 超核(hypernucleus)是通常的原子核內一個或多個核子為超核子(hyperon, 或稱超核成子)所取代而成, 有些像在凝體物質(condense matter)中擠入不純物質(impurity), 藉其所顯現出之不同性質, 試以從中獲取新資訊. 超核子與核子皆為重子(baryon)之一種, 是三個夸克(quark)構成的不同組合, 具費米子(fermion)的性質. 常見的超核子如下表所示: 從下表我們可比較一下超核子和核子性質的主要不同, 如超核子的夸克組成份子中至少有一奇異夸克, 而核子則無; 另外, 和核子比較起來, 超核子的生命期極短, 是相對超不穩定的粒子. 核子 質量 生命期 夸克組成 內秉自旋 同位自旋 奇異數 (MeV/c2) JΠ I S 質子(p) 938.3 1.6 (1025 years uud 1/2＋ 1/2 0 中子(n) 939.5 885.7sec udd 1/2＋ 1/2 0 超核是如何生成的 先看超核子是如何產生的. 不受束縛的超核子可經由下列反應產生: K－+ n →π－+Λ, K－ + n →π－+Σ0 , K－ + p →π＋ +Σ－, π＋+ n → K＋+