查看“︁介子”︁的源代码

{{Infobox Particle
| bgcolour =
| name = 介子
| image = [[File:Noneto mesônico de spin 0.png|200px]]
| caption = 自旋为0的介子形成了一个[[九重态]]
| num_types = ~140（[[介子列表]]）
| composition = [[复合粒子]] - [[夸克]]和[[反夸克]]
| family = [[強子]]
| group =
| generation =
| interaction = [[強相互作用|強核力]]、[[弱交互作用|弱核力]]、[[電磁力]]、[[引力]]
| particle =
| antiparticle =
| status =
| theorized = [[湯川秀樹]]（1935年）
| discovered = 1947年
| symbol =
| mass =
| decay_time =
| decay_particle =
| electric_charge =
| color_charge =
| spin = 整數
| num_spin_states =
}}
'''介子'''是[[自旋]]为整数、[[重子数]]为零的[[强子]]，参与[[强相互作用]]。介子属于[[强子]]类。它是比电子重的带电或不带电的[[粒子]]。

根据[[夸克模型]]，介子是由一个[[下夸克]]和一个反上夸克组成的束缚态，这一对夸克和反夸克可以不同味，例如{{SubatomicParticle|pion+}}＝({{SubatomicParticle|up quark}}{{SubatomicParticle|down antiquark}})；也可以同味，例如{{SubatomicParticle|J/psi}}＝({{SubatomicParticle|charm quark}}{{SubatomicParticle|charm antiquark}})，由同味的夸克和反夸克组成的介子被称作[[夸克偶素]]。

自旋为0的介子，在量子场论中是用标量波函数描述，根据其宇称为-1或+1分别称为赝标介子和标量介子。自旋为1的介子，在量子场论中是用矢量波函数描述，根据其宇称为-1或+1分别称为矢量介子或轴矢介子。

==歷史==
1934年，[[湯川秀樹]]預測介子的存在與其近似的質量，介子用來作為核力的載體，核力用來維持住原子核，若沒有核力，所有含兩個以上質子的原子核其質子將會因為電磁斥力的關係而分離。湯川稱這個載體粒子為meson，名稱來自希臘字''mesos''，意義是'''中間'''，會這麼稱呼是因為他預期其質量在電子與質子之間（应该为[[电子]]的200倍），質子的質量約是電子的1836倍，湯川最初稱它為「mesotron」，不過後來被海森堡糾正。海森堡指出希臘字的「mesos」裡面沒有「tr」。

1936年，美国物理学家[[卡尔·戴维·安德森]]在[[宇宙射线]]中发现一种带单位正电荷或负电荷的粒子，质量为电子的206.77倍，人们以为它就是汤川秀树预言的介子，把它叫做μ介子，后来发现这种粒子其实并不参与强相互作用，是一种[[轻子]]，所以改名[[μ子]]。

1947年英国物理学家[[塞西尔·鲍威尔]]在宇宙射线中又发现一种粒子，带单位正电荷或负电荷，质量为电子的273倍，与[[核子]]有很强的相互作用，平均寿命2.60310×10<sup>-8</sup>秒，这才是汤川秀树预言的介子，叫做[[π介子]]。π<sup>+</sup>介子和π<sup>-</sup>介子互为[[反粒子]]。1950年又发现π<sup>0</sup>介子。

== 命名 ==
{|class="wikitable" style="text-align:center;"
|+''L'' = 0, 1, 2, 3时介子的角动量量子数
|-
! [[自旋|自旋量子數]]（''S''）
! [[角動量算符|軌道角動量量子數]]（''L''）
! [[總角動量量子數]]（''J''）<br><math>|L - S| \le J \le L + S</math>
! [[宇稱]]（''P''）<br>{{math|''P''}}=(−1)<sup>{{math|''L''}}+1</sup>
! [[電荷共軛對稱|C-宇称]]（''C''）<br>{{math|''C''}}=(−1)<sup>{{math|''L''+''S''}}</sup>
! ''J''<sup>''PC''</sup>
|-
|rowspan="4"| 0 || 0 || 0 || − || + || 0<sup>−+</sup>
|-
| 1 || 1 || + || − || 1<sup>+−</sup>
|-
| 2 || 2 || − || + || 2<sup>−+</sup>
|-
| 3 || 3 || + || − || 3<sup>+−</sup>
|-
|rowspan="4"| 1 || 0 || 1 || − || − || 1<sup>−−</sup>
|-
| 1 || 2, 1, 0 || + || + || 2<sup>++</sup>, 1<sup>++</sup>, 0<sup>++</sup>
|-
| 2 || 3, 2, 1 || − || − || 3<sup>−−</sup>, 2<sup>−−</sup>, 1<sup>−−</sup>
|-
| 3 || 4, 3, 2 || + || + || 4<sup>++</sup>, 3<sup>++</sup>, 2<sup>++</sup>
|}

{| class="wikitable" style="text-align:center;"
|+''L'' = 0, 1, 2, 3时介子的类型
|-
! 类型
! [[自旋|自旋量子數]]（''S''）
! [[角動量算符|軌道角動量量子數]]（''L''）
! [[總角動量量子數]]（''J''）
! [[宇稱]]（''P''）
! ''J''<sup>''P''</sup>
|-
| {{tsl|en|Pseudoscalar meson|赝标量介子}}（Pseudoscalar meson） || 0 || 0 || 0 || − || 0<sup>−</sup>
|-
| {{tsl|en|Scalar meson|标量介子}}（Scalar meson）|| 1 || 1 || 0 || + || 0<sup>+</sup>
|-
| {{tsl|en|Vector meson|矢量介子}}（Vector meson）|| 1 || 0, 2 || 1 || − || 1<sup>−</sup>
|-
| {{tsl|en|Pseudovector meson|轴矢量介子}}（Axial-vector meson）<sup>†</sup> || 0, 1 || 1 || 1 || + || 1<sup>+</sup>
|-
| [[赝张量介子]]（Pseudotensor meson） || 1 || 1 || 2 || − || 2<sup>−</sup>
|-
| [[张量介子]]（Tensor meson） || 1 || 1, 3 || 2 || + || 2<sup>+</sup>
|-
| 更多 || … || … || … || … || … 
|}
<sup>†</sup> 轴矢量介子又称赝矢量介子（Pseudovector meson）。

'''介子的分类与命名'''

{|class="wikitable" style="text-align:center;"
|+无味介子的命名（味量子数等于0）
|-
! <math>{q}</math><math>\overline{q}</math>
! ''J''<sup>''PC''</sup>{{ref|Cparity|†}}→
! 0<sup>−+</sup>, 2<sup>−+</sup>, 4<sup>−+</sup>, ... 
! 1<sup>+−</sup>, 3<sup>+−</sup>, 5<sup>+−</sup>, ... 
! 1<sup>−−</sup>, 2<sup>−−</sup>, 3<sup>−−</sup>, ... 
! 0<sup>++</sup>, 1<sup>++</sup>, 2<sup>++</sup>, ...
|-
! <sup>{{math|2''S''+1</sup>''L''<sub>''J''</sub>}}</sup>→
! [[同位旋|''I'']] ↓
! <sup>1</sup>({{math|''S''}}, {{math|''D''}}, …)<sub>{{math|''J''}}</sub>
! <sup>1</sup>({{math|''P''}}, {{math|''F''}}, …)<sub>{{math|''J''}}</sub>
! <sup>3</sup>({{math|''S''}}, {{math|''D''}}, …)<sub>{{math|''J''}}</sub>
! <sup>3</sup>({{math|''P''}}, {{math|''F''}}, …)<sub>{{math|''J''}}</sub>
|-
! <math>{u}</math><math>\overline{d}</math><br><math>\mathrm{\tfrac{{u}\overline{u} - {d}\overline{d}}{\sqrt{2}}}</math><br><math>{d}</math><math>\overline{u}</math>
| 1
| [[π介子|{{math|''π<sup>+</sup>''}}]]<br>[[π介子|{{math|''π<sup>0</sup>''}}]]<br>[[π介子|{{math|''π<sup>-</sup>''}}]]
| [[b介子|{{math|''b<sup>+</sup>''}}]]<br>[[b介子|{{math|''b<sup>0</sup>''}}]]<br>[[b介子|{{math|''b<sup>-</sup>''}}]]
| [[ρ介子|{{math|''ρ<sup>+</sup>''}}]]<br>[[ρ介子|{{math|''ρ<sup>0</sup>''}}]]<br>[[ρ介子|{{math|''ρ<sup>-</sup>''}}]]
| [[a介子|{{math|''a<sup>+</sup>''}}]]<br>[[a介子|{{math|''a<sup>0</sup>''}}]]<br>[[a介子|{{math|''a<sup>-</sup>''}}]]
|-
! <math>{u}</math><math>\overline{u}</math><math>+</math><math>{d}</math><math>\overline{d}</math><br><math>{s}</math><math>\overline{s}</math><br>
| 0 
| [[η介子|{{math|''η''}}]]<br>[[η介子|{{math|''η&prime;''}}]]
| [[h介子|{{math|''h''}}]]<br>[[h介子|{{math|''h&prime;''}}]]
| [[ω介子|{{math|''ω''}}]]<br>[[ϕ介子|{{math|''ϕ&prime;''}}]]
| [[f介子|{{math|''f''}}]]<br>[[f介子|{{math|''f&prime;''}}]]
|-
! <math>{c}</math><math>\overline{c}</math> 
| 0 
| {{math|''η<sub>c</sub>''}}
| {{math|''h<sub>c</sub>''}}
| [[J/ψ介子|{{math|''ψ''}}]]{{ref|JPsi|††}}
| {{math|''χ<sub>c</sub>''}}
|-
! <math>{b}</math><math>\overline{b}</math> 
| 0 
| {{math|''η<sub>b</sub>''}}
| {{math|''h<sub>b</sub>''}}
| [[Υ介子|{{math|''ϒ''}}]]
| {{math|''χ<sub>b</sub>''}}
|-
! <math>{t}</math><math>\overline{t}</math> 
| 0 
| {{math|''η<sub>t</sub>''}}
| {{math|''h<sub>t</sub>''}}
| [[θ介子|{{math|''θ''}}]]
| {{math|''χ<sub>t</sub>''}}
|-
! <math>{c}</math><math>\overline{c}</math> 
| 1 
| {{math|''Π<sub>c</sub>''}}
| {{math|''Z<sub>c</sub>''}}
| {{math|''R<sub>c</sub>''}}
| {{math|''W<sub>c</sub>''}}
|-
! <math>{b}</math><math>\overline{b}</math> 
| 1 
| {{math|''Π<sub>b</sub>''}}
| {{math|''Z<sub>b</sub>''}}
| {{math|''R<sub>b</sub>''}}
| {{math|''W<sub>b</sub>''}}
|-
! <math>{t}</math><math>\overline{t}</math> 
| 1 
| {{math|''Π<sub>t</sub>''}}
| {{math|''Z<sub>t</sub>''}}
| {{math|''R<sub>t</sub>''}}
| {{math|''W<sub>t</sub>''}}
|}
<sup>†</sup> C-宇称只与中性介子有关。

<sup>††</sup> 当''J''<sup>''PC''</sup>=1<sup>−−</sup>，1³{{math|''S''}}<sub>1</sub>时ψ介子被称为{{SubatomicParticle|link=yes|J/Psi}}介子

由于一些符号可能指向一个以上的粒子，因此有一些额外的规则：
* ''J''<sup>''PC''</sup>=0的是标量介子，''J''<sup>''PC''</sup>=1是矢量介子，对于其余的介子，''J''数被添加到下标：{{math|''a<sub>0</sub>''}}、{{math|''a<sub>1</sub>''}}、{{math|''χ<sub>c1</sub>''}}等。
* 对于大多数{{math|''ψ''}}、{{math|''ϒ''}}、{{math|''χ''}}的状态，通常会增加[[能级]]信息的表示：{{math|''ϒ(1S)''}}、{{math|''ϒ(2S)''}}。第一个数字是主量子数，字母是能级符号{{math|''L''}}，省略了多重性，因为它隐含在符号中，''J''在需要时标识：{{math|''χ<sub>b1</sub>(1P)''}}，如果没有获得光谱信息，则在括号中添加质量（单位：[[電子伏特|MeV]]/[[光速|''c'']]<sup>2</sup>）：{{math|''ϒ(9460)''}}。
* 符号不能区分干净夸克态和胶球态，因此胶球使用同样的标记方案。对于具有''J''<sup>''PC''</sup>奇特量子数 (''J''<sup>''PC''</sup> = 0<sup>−−</sup>，0<sup>+−</sup>、2<sup>+−</sup>、4<sup>+−</sup>&nbsp;…、1<sup>−+</sup>、3<sup>−+</sup>、5<sup>−+</sup>&nbsp;…)的介子，使用与''J''<sup>''P''</sup>相同介子的相同符号，将''J''标识出，同位旋（I=0）的''J''<sup>''PC''</sup> = 1<sup>−+</sup>{{math|''标记为ω<sub>1</sub>''}}。当粒子的量子数未知时被称为{{math|''X'',''Y'',''Z''}}，在括号中用质量表示。

{|class="wikitable" style="text-align:center"
|+味介子的命名
|-
!<math>\overline{q}</math> →<br><math>{q}</math> ↓ 
! <math>\overline{u}</math> 
! <math>\overline{d}</math> 
! <math>\overline{c}</math> 
! <math>\overline{s}</math>
! <math>\overline{t}</math> 
! <math>\overline{b}</math>
|-
! <math>{u}</math> 
| — 
| — 
| [[D介子|<math>\bar D^0</math>]]
| [[K介子|<math>K^+</math>]]
| [[T介子|<math>\bar T^0</math>]]
| [[B介子|<math>B^+</math>]]
|-
! <math>{d}</math> 
| — 
| — 
| [[D介子|<math>D^-</math>]]
| [[K介子|<math>K^0</math>]]
| [[T介子|<math>T^-</math>]]
| [[B介子|<math>B^0</math>]]
|-
! <math>{c}</math>  
| [[D介子|<math>D^0</math>]]
| [[D介子|<math>D^+</math>]]
| — 
| [[D介子|<math>D_s^+</math>]]
| [[T介子|<math>\bar T_c^0</math>]]
| [[B介子|<math>B_c^+</math>]]
|-
! <math>{s}</math>  
| [[K介子|<math>K^-</math>]]
| [[K介子|<math>\bar K^0</math>]]
| [[D介子|<math>D_s^-</math>]]
| — 
| [[T介子|<math>T_s^-</math>]]
| [[B介子|<math>B_s^0</math>]]
|-
! <math>{t}</math>  
| [[T介子|<math>T^0</math>]]
| [[T介子|<math>T^+</math>]]
| [[T介子|<math>T_c^0</math>]]
| [[T介子|<math>T_s^+</math>]]
| — 
| [[T介子|<math>T_b^+</math>]]
|-
! <math>{b}</math>  
| [[B介子|<math>B^-</math>]]
| [[B介子|<math>\bar B^0</math>]]
| [[B介子|<math>B_c^-</math>]]
| [[B介子|<math>\bar B_s^0</math>]]
| [[T介子|<math>T_b^-</math>]] 
| —
|}

*<math>K^0\,(\bar sd)</math> 与 <math>\bar K^0\,(s\bar d)</math> 混合产生，短寿命的<math>K^0_S = \begin{matrix}{\sqrt 2 \over 2}\end{matrix}(K^0-\bar K^0)</math> （ {{nobr|{{math|''PC''}} {{=}} +1}}），长寿命的<math>K^0_L = \begin{matrix}{\sqrt 2 \over 2}\end{matrix}(K^0 + \bar K^0)</math> （ {{nobr|{{math|''PC''}} {{=}} -1}}）。
* 如果'''''J''<sup>''PC''</sup>'''是正规级数，包括正宇称 (''J''<sup>''P''</sup> = 0<sup>+</sup>, 2<sup>+</sup>,&nbsp;…)和负宇称 (''J''<sup>''P''</sup> = 1<sup>−</sup>, 3<sup>−</sup>,&nbsp;…)在符号上添加上标（''' ∗ '''）。
* 如果不是赝标量介子（''J''<sup>''P''</sup> ＝ 0<sup>−</sup>）或矢量介子（''J''<sup>''P''</sup> ＝ 1<sup>−</sup>）将('''''J''<sup>''PC''</sup>''')添加为符号下标。
* 当介子的共振态已知时，在括号中加上。当共振状态未知时，在括号中添加质量（单位：[[電子伏特|MeV]]/[[光速|''c'']]<sup>2</sup>）。介子处于基态时，括号中不加任何东西。

== 參見 ==
* [[介子列表]]
* [[粒子列表|基本粒子列表]]
* [[夸克模型]]

{{粒子}}

== 外部連結 ==
* [http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/meson.html#c1 A table of some mesons and their properties]{{Wayback|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/meson.html#c1 |date=20201126005455 }}
* Authoritative information on particle properties is compiled by the ''Particle Data Group'' http://pdg.lbl.gov{{Wayback|url=http://pdg.lbl.gov/ |date=20180616020235 }}
* [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0211411 hep-ph/0211411: The light scalar mesons within quark models]{{Wayback|url=http://arxiv.org/abs/hep-ph/0211411 |date=20200803215918 }}
* [http://pdg.lbl.gov/2004/reviews/namingrpp.pdf Naming scheme for hadrons]{{Wayback|url=http://pdg.lbl.gov/2004/reviews/namingrpp.pdf |date=20170802123541 }}（a pdf file）

=== 最新發現 ===
* [http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/DZeroB_s.html What Happened to the Antimatter? Fermilab's DZero Experiment Finds Clues in Quick-Change Meson]{{Wayback|url=http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/DZeroB_s.html |date=20150924014151 }}
* [http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/CDF_meson.html CDF experiment's definitive observation of matter-antimatter oscillations in the Bs meson]{{Wayback|url=http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/CDF_meson.html |date=20151107075455 }}

{{Authority control}}
[[Category:强子|M]]
[[Category:玻色子|M]]
[[Category:介子|*]]