《粒子物理学教学讲义》3.1－轻子的基本性质精品.pdfVIP

第三章 轻子 3.1.轻子的基本性质 n  1895-1897年,在英国剑桥大学卡文迪许实验室, J.J. Thomson 证实阴极射线是很小的带负电的粒子,测 量了荷质比e/m 。首先供了电子存在的直接证据, e 因此而获得1906年诺贝尔物理奖。 n  1937年,Carl Anderson和H.Neddermeyer在宇宙线 实验中发现了µ子。电子和µ子非常相似,只是质量不 同,µ子是不稳定粒子。 n  1975年,在实验中发现了τ 轻子。 60 1 n  τ轻子主要衰变道是强子衰变道, 占大约 60% 。其轻子衰变道为: + + τ → e +ν +ν̄ , (17.83%) e τ + + τ → µ + ν + ν ̄ , (17.37%). µ τ 由于µ轻子的质量太轻,无法打开强子衰变道,几 − 乎100%衰变到e : n  µ− → e− +ν ̄ +ν , (∼100%). e µ n  电子是质量最轻的稳定带电粒子,到目前为 止还没有发现电子的衰变。 60 2 1.β衰变 n  历史上最早的弱相互作用是中子的β衰变 ν e − n → p + e + v , e − − e udd uud W d u − 在夸克层次 d → u + e + v , e n  通过一个虚的W– 粒子传递的。W– 粒子的传播子为 i / [ q2 2 2 2 – MW ] MW ~ 80 GeV, 在低能的情况下，q MW 因 而，q2 可以忽略。这样可以定义等效的耦合常数 n  g 2 / M 2 ~ G ~ 10–5 这是1934年由费米引进的，称为费米 2 W F 耦合常数 60 3 中微子的引入 n  实际上，g2 ~ e 弱相互作用和电磁相互作 用的耦合常数是同一个