Page 24 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

间的强相互作用，所以这些粒子被称为强子。根据这些粒子的自旋，可以把强子分为两类：
介子和重子（见表 2.1）。介子的自旋是整数，服从玻色统计，是玻色子；重子的自旋都是半
奇数，服从费米统计，是费米子。而且还发现每一种强子都有其相应的反粒子，二者的质量
相同而电荷数相反。当时人们困惑于这些强子是怎么来的，彼此之间又有什么关系。通过对
强子对称性及分类的研究，发现一些表征对称性的量子数是守恒的，如重子数 b、电荷 Q、
自旋 J、同位旋 I 及其第三分量 I3 和奇异数 S 等。1961 年美国物理学家盖尔曼和以色列物理
学家涅曼(Y.Neeman)各自独立地从当时已知各强子按量子数分布的规律性，提出了用 SU(3)
群来对强子进行分类的“八正法”。在这个分类的基础上，1964 年盖尔曼等进一步提出强子
的夸克模型，这是赋予 SU(3)群以更深入的物理涵义的直接结果。具体言之，与 SU(3)群的
三维基础表示相应的是三种粒子，分别命名为上夸克 u、下夸克 d 和奇异夸克 s，分别带电
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荷  、 和  。重子由三个夸克构成，介子由一个夸克和一个反夸克组成。正、反夸
3 3 3

克的重子数、电荷数、奇异数等均等值反号。夸克假设解释了当时为止实验上找到的所有强


子，并且预言了  超子（超子是比质子还重的强子）的存在，其预言 超子的各项特性
基本上和后来的实验相符。盖尔曼的贡献使他获得了 1969 年的诺贝尔物理学奖。后来实验
上又陆续发现了粲夸克 c（1974 年）、底夸克 b（1977 年）和顶夸克 t（1995 年），使夸克家
族增加到 6 种。物理学家们通过和更早发现的三代轻子类比，将 6 种夸克也分为三代：上、
下夸克属于第一代，奇、粲夸克属于第二代，底、顶夸克属于第三代。三代夸克分别与三代
轻子相对应。
表 2.1 强子的种类
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类别 粒子名称 符号 质量(MeV/c ) 自旋 平均寿命(s)
π介子 π ± 139.5673 0 2.6030×10 -8
π 0 134.9630 0 0.83×10 -16

 介子  548.8 0 7.48×10 -19
介  -8
K 介子 K 193.667 0 1.2371×10
K , K 0 197.67 0 0.8923×10 -10
0
5.183×10 -8
子
D 介子 D  1869.4 0 9.2×10 -13
0
D , D 0 1864.7 0 4.4×10 -13


F 介子 F ( D ) 1971 0 1.9×10 -13
s
B 介子 B  5270.8 0 14×10 -13
0
B , B 0 5274.2 0
质子 p 938.2796 1/2
中子 n 939.5731 1/2 898
0 0 1115.60 1/2 2.632×10 -10
 超子 
重 -10
+
 超子  + 1189.36 1/2 0.800×10
0
 超子  0 1192.46 1/2 5.8×10 -20
-
 超子  - 1197.34 1/2 1.482×10 -10
0
子  超子  0 1314.9 1/2 2.90×10 -10
-
 超子  - 1321.32 1/2 1.641×10 -10
-
 超子  - 1672.45 3/2 0.819×10 -10
 超子  0 2282.0 1/2 2.3×10 -13
0

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