基本粒子17丨共振大量出现，如何测量不稳定粒子的寿命？...,Σ0,Σ-,和Ξ0,Ξ-,再加上我们之前知道的两个重子：质子和电子，以及三个π介子：π+,π0和π-，这些粒子都属于强子，因为它们都参与了强相互作用，所以我们称它们为强子

其中，除了质子，其余的粒子都不稳定，都会衰变。有的寿命长，有的寿命短。例如，中子是其中寿命最长的，平均能存活12分钟左右，寿命最短的粒子是∑0，寿命只有7.4×10^-20秒。

没有办法直接测量这么短的时间。即使∑0从诞生之日起就一直以光速飞行，但它能飞的距离也小到无法测量。问题是，既然没有办法测量，那我们怎么知道这些短命粒子的寿命呢？

其实这些粒子的寿命并不是最短的。看过前面内容的同学应该记得，当一个粒子衰变时，如果它的产物中有轻子，比如中微子的参与，我们就认为是弱力控制的衰变。

如果衰变产物中有光子，我们认为是电磁力控制的衰变；如果衰变产物中只有强子，那么我们认为这是一种受力控制的衰变。

因为强大的力量才是最强的力量，被它控制的腐烂会非常的猛烈。也就是说，这个粒子的寿命会更短，可以达到10^-24秒~10^-22秒，这个区间。

我们上面说的强子要么是弱力控制的，要么是电磁力控制的衰变，那么接下来要说的粒子就是强力控制的衰变。

这些粒子是在1950年代初期发现的。人们在与带π+介子的质子碰撞时发现，随着π+能量的增加，碰撞截面会不断增大，但当π+的能量达到一定程度后，碰撞截面会减小.

如果我们以π+介子和质子的总能量为横坐标，π+和质子的碰撞截面为纵坐标，上面的关系反映在坐标图上，就是我们现在看到的.

图中实线为π+介子与质子的碰撞截面。随着总能量的变化，可以看到

，曲线在1232Mev能量附近有一个明显的峰，说明有新粒子的诞生，也就是π+和质子的过程散射其实是这样的，在1232Mev能量的情况下，质子会先吸收π+介子，然后变成新的粒子，而这个新粒子会在极值的时候衰变回π+和质子。

这个新粒子命名为Δ++，那为什么有两个加号呢？由于它带有两个单位的正电荷，这个粒子的质量是多少？其实就是1232Mev，因为当我们知道π+和质子的总能量正好等于这个能量时，Δ++就诞生了。

这个粒子的寿命是多少？我刚才说了，我们不能直接测量这个，但是我们可以计算它。还是刚才的画面。如果仔细观察，会发现产生Δ++的峰并不尖锐，而是平滑的，并且有一定的宽度，那么这个峰的宽度对应的能量大约是120Mev，也就是说不确定范围Δ++的能量为120Mev。

这个不确定范围听起来是不是很熟悉？有没有想到海森堡的不确定性原理，能量的不确定性范围乘以时间的不确定性范围大于等于h/2。所以我们可以知道Δ++的寿命是5.7×10^-24秒，这是我们测量短寿命粒子的方式。

从图中也可以看出，虚线是π介子和质子的碰撞，在同能量处也有一个峰，说明这也产生了一个新的粒子，而这个粒子的质量新粒子和Δ++差不多，这个新粒子叫做Δ0。

然后用π+打中子，发现Δ+，用π打中子，发现Δ-，都活了！我们发现了Δ++、Δ+、Δ0和Δ-，显然根据以往的经验，这些是同一个粒子的不同电荷态，也就是说，这四个粒子足以形成一个新的电荷四重态，它们的自旋是3/2，isospin也是3/2，isospin的第三分量分别是+3/2、+1/2、-1/2和-3/2。

这只是四个新粒子。20世纪60年代初期，人们在粒子的散射中发现了大量新粒子。那时，希腊字母还不够。它们都是强子，数量超过三百种。

下面说说常见的几种强子，其中有九种介子，这些介子的自旋为1，称为矢量介子，包括ρ+,ρ0,ρ-,K*+,K*0,inverseK*0、K*-、ω和ф。

可以看出，ρ+、ρ0、ρ-，这是三个电荷多态，同位旋为1，I分别为+1、0、-1，K*+、K*0为两个电荷状态，同位旋为1/2，I分别为+1/2和-1/2。还有+1/2和-1/2，ω和ф没有电荷多重态，它们的同位旋为0。

除了这九种矢量介子，还有九种重子，包括Σ*-，Σ*0和Σ*+，还有Ξ*-和Ξ*0，当然还有我们上面说的Δ++，Δ+，Δ0和Δ-。这九种重子的自旋为3/2，重子数为1。

同样，我们也可以知道Σ*-、Σ*0和Σ*+是同一个粒子的电荷三重态，同位旋为1，I分别为+1、0和-1。

Ξ*-和Ξ*0是同一粒子的双电荷态，同位旋为1/2，I分别为-1/2和+1/2。通过我们上节课提到的定义奇异数的公式，S=2(Q-I)-B，我们也可以计算出这个粒子的奇异数，同时计算出它们的增压数。

好了，一些常见的强子我们就说完了。现在我们知道了这么多强子，难道它们就是所谓的基本粒子吗？这位科学家当然不相信这些是基本粒子，因为这些粒子太多了，造物主创造的世界不可能这么混乱，所以接下来的工作就是揭开强子内部结构的奥秘，最重要的突破点就是我们一直在强调的量子数，这就是为什么我一直在讲同位旋，奇异数，I，因为这些粒子的量子数之间有很强的对称性，从中我们可以看到somelaws，下节课我们讲这些强子组成的octet和decade。