ρ介子

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在粒子物理学中,ρ介子是一种寿命短的重子,它的同位旋三重态是由ρ+
ρ0
ρ
所表示。除了π介子及K介子,ρ介子是最轻的强相互作用粒子,三种态的质量都大概在770 MeV左右。ρ+
ρ0
间应该有一个小的质量差,是由粒子自身的电磁能所造成的,同时轻夸克质量所造成的同位旋破缺也会带来一点的质量差;然而,现时的实验指出这样的质量差差额上限为0.7 MeV。

ρ介子的寿命很短,其衰变宽度约为145 MeV,还有很奇怪的一点是,ρ介子的共振宽度并不能用布赖特-维格纳分布(Breit-Wigner distribution)来描述。ρ介子主衰变模式的产物为一对π介子,其分支比达99.9%。

在重子的德·鲁胡拉-乔吉-格拉肖描述(De Rujula-Georgi-Glashow description)中,ρ介子可被视为夸克与反夸克的束缚态,同时也是π介子的受激版本。跟π介子不一样的是,ρ介子的自旋j=1(矢量介子),而且质量要大很多。π介子和ρ介子的质量差,是来自夸克与反夸克间一股大的超精细相互作用。但德·鲁胡拉-乔吉-格拉肖描述则用意外来解释这质量差,而不是手性对称破缺,因此这点也成为了反对该描述的主要根据。

ρ介子可被视为自发破缺规范对称的规范玻色子,具有突现的局部特点(从QCD而来)。注意破缺的规范对称(也叫隐藏局部对称),与作用于味的总体手性对称是有区别的。哈沃德·乔吉在他的一篇论文《手性对称的矢量极限》中,就有描述这一点,论文中他还把大部分有关隐藏局部对称的文献,归入非线性σ模型。

ρ介子是规范玻色子的这个观点,最近被一套叫AdS/QCD的理论方案所强化,该方案应用了从弦理论衍生的AdS/CFT。在这套方案中,有一片小的外加度,叫反德西特空间(anti de Sitter space)。总体味对称被提升为五度的规范对称“矢量极限”,而这一对称会在空间的边界破缺成同位旋。ρ介子是五度空间中最轻的卡鲁扎-克莱因共振态。这套方案的好处是,能够对ρ介子的相互作用作出量化预测。这些预测的误差一般都在10%以内。对于这种五度空间描述是否还具有摄动控制,这一点仍存在疑问,因此是现行研究的活跃课题。在概念上,AdS/QCD方案原则上与《手性对称的矢量极限》很接近。如果把第五度空间解构,就会得出一套有效场论,与“矢量极限”所描述的很像。

Rho mesons
粒子名称粒子
符号
反粒子
符号
内含
夸克
静止质量 (MeV/c)IJSCB'平均寿命 (s)一般衰变产物

(>所有衰变的5%)

带电ρ介子ρ+
(770)
ρ
(770)
ud7002775400000000000♠775.4±0.4110006976449999999999999♠~4.5×10π±
+ π0
中性ρ介子ρ0
(770)
ρ0
(770)
u u ¯ d d ¯ 2 {\displaystyle \mathrm {\tfrac {u{\bar {u}}-d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}} \,} 7002775490000000000♠775.49±0.34110006976449999999999999♠~4.5×10[a]π+
+ π

^ 粒子数据小组的报告中写的是共振宽度(Γ)。转换式为τ = Γ,可得上述寿命τ,其中ħ为约化普朗克常数。
^ 实际数值取决于所用的测量方法。详见参考资料。

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