重子列表

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质子是著名的重子之一,具有二个上夸克(u)和一个下夸克(d)

重子由三个夸克组成,相较之下介子则是由夸克-反夸克对所组成。[1]:1232重子与介子都属于强子,意即单纯由夸克或同时由夸克和反夸克所组成的粒子。重子的英文名称“baryon”是来自希腊语中的“βαρύς”,意为“重的”,因为在命名当时,重子具有比其他物质粒子还要大的质量被认为是其特性之一。

直到近几年,部分实验证实了五夸克态粒子的存在,亦即由四个夸克与一个反夸克所组成的重子[2][3]。2015年7月13日,欧洲核子研究组织LHCb团队宣布,在底Λ粒子衰变模式中找到了与五夸克态吻合的结果[4]

因为重子是由夸克所组成的,它们也会参与强相互作用。相对而言,不是由夸克所组成的轻子就不会参与强相互作用了。著名的重子包含质子中子,它们组成了宇宙中大多数的可见物质,然而另一个主要组成原子的粒子,也就是电子,则属于轻子。每个重子都有各自相对应的反粒子,称为反重子,其中,夸克被替换成了对应的反夸克。例如,一个质子是由两个上夸克与一个下夸克所组成,而其对应的反粒子,亦即反质子,则是由两个反上夸克与一个反下夸克所组成。

重子列表

本列表列出了所有已知与被预测的重子,其角动量为J = 1/2J = 3/2,并有着正的宇称[5]

  • 只含有一种夸克的重子(例如 uuu 和 ddd)可以存在J = 3/2 的组态,而J = 1/2泡利不相容原理所不允许的。
  • 含有二种夸克的重子(例如 uud 和 uus)可以存在J = 1/2J = 3/2 的组态。
  • 含有三种夸克的重子(例如 uds 和 udc)可以存在J = 1/2J = 3/2 的组态。这类型的重子可以具有二种J = 1/2的组态。

在本列表中的符号有:I同位旋)、J总角动量量子数)、P宇称,表示坐标系镜像变换时特征值的奇偶性)、u(上夸克)、d(下夸克)、s(奇夸克)、c(粲夸克)、b(底夸克)、Q电荷)、B重子数)、 S奇异数)、C粲数)、B′底数)以及多种亚原子粒子。

本列表并未列出反重子。然而,它们只是将所有夸克换成对应的反夸克,并将QBSCB′ 等数值变号。在本表格中,有着记号的粒子表示该粒子被标准模型所预测,但尚未被观测到。橙色的数值表示实验上尚未被完全确定,但其实验结果与夸克模型之预测吻合[6][7]

JP = 1/2+ 重子

JP = 1/2+ 重子 
粒子名称 符号 夸克组成 静止质量 (MeV/c2) I J P Q (e) S C B' 平均生命期 () 通常衰变至
核子/质子[8] p / p+ / N+ u u d 938.272046(21)[a] 1/2 1/2+ +1 0 0 0 稳定[b] 未被观测
核子/中子[9] n / n0 / N0 u d d 939.565379(21)[a] 1/2 1/2+ 0 0 0 0 (8.800±0.009)×10+2[c] p+ + e + νe
Λ粒子[10] Λ0 u d s 1115.683±0.006 0 1/2+ 0 −1 0 0 (2.632±0.020)×10−10 p+ + π
n0 + π0
粲Λ[11] Λ+c u d c 2286.46±0.14 0 1/2+ +1 0 +1 0 (2.00±0.06)×10−13 参见Λ+c的衰变模式
底Λ[12] Λ0b u d b 5619.4±0.6 0 1/2+ 0 0 0 −1 (1.429±0.024)×10−12 参见Λ0b的衰变模式
Σ粒子[13] Σ+ u u s 1189.37±0.07 1 1/2+ +1 −1 0 0 (8.018±0.026)×10−11 p+ + π0

n0 + π+

Σ粒子[14] Σ0 u d s 1192.642±0.024 1 1/2+ 0 −1 0 0 (7.4±0.7)×10−20 Λ0 + γ
Σ粒子[15] Σ d d s 1197.449±0.030 1 1/2+ −1 −1 0 0 (1.479±0.011)×10−10 n0 + π
粲Σ[16] Σ++c u u c 2453.98±0.16 1 1/2+ +2 0 +1 0 (2.91±0.32)×10−22[d] Λ+c + π+
粲Σ[16] Σ+c u d c 2452.9±0.4 1 1/2+ +1 0 +1 0 >1.43×10−22[d] Λ+c + π0
粲Σ[16] Σ0c d d c 2453.74±0.16 1 1/2+ 0 0 +1 0 (3.05±0.37)×10−22[d] Λ+c + π
底Σ[17] Σ+b u u b 5811.3+0.9
−0.8
 ± 1.7
1 1/2+ +1 0 0 −1 6.8+2.7
−3.5
×10−23
[d]
Λ0b + π+
底Σ Σ0b u d b 未知 1 1/2+ 0 0 0 −1 未知 未知
底Σ[17] Σb d d b 5815.5+0.6
−0.5
 ± 1.7
1 1/2+ −1 0 0 −1 1.34+0.87
−1.15
×10−22
[d]
Λ0b + π
Ξ粒子[18] Ξ0 u s s 1314.86±0.20 1/2 1/2+ 0 −2 0 0 (2.90±0.09)×10−10 Λ0 + π0
Ξ粒子[19] Ξ d s s 1321.71±0.07 1/2 1/2+ −1 −2 0 0 (1.639±0.015)×10−10 Λ0 + π
粲Ξ[20] Ξ+c u s c 2467.8+0.4
−0.6
1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 (4.42±0.26)×10−13 参见Ξ+c的衰变模式
粲Ξ[21] Ξ0c d s c 2470.88+0.34
−0.80
1/2 1/2+ 0 −1 +1 0 1.12+0.13
−0.10
×10−13
参见http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-xic-zero.pdf
粲Ξ'[22] Ξ′+c u s c 2575.6±3.1 1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 未知 Ξ+c + γ (已被观测)
粲Ξ'[23] Ξ′0c d s c 2577.9±2.9 1/2 1/2+ 0 −1 +1 0 未知 Ξ0c + γ (已被观测)
双粲Ξ[e] Ξ++cc u c c 未知 1/2 1/2+ +2 0 +2 0 未知 未知
双粲Ξ[e][24] Ξ+cc d c c 3518.9±0.9[e] 1/2 1/2+ +1 0 +2 0 <3.3×10−14[e] Λ+c + K + π+ [e]
p+ + D+ + K [e]
底Ξ[25]
(又称级联B
Ξ0b u s b 5787.8±5.0 ± 1.3 1/2 1/2+ 0 −1 0 −1 未知 参见Ξb的衰变模式
底Ξ[25]
(又称级联B
Ξb d s b 5791.1±2.2 1/2 1/2+ −1 −1 0 −1 (1.56+0.27
−0.25
 ± 0.02)×10-12
参见Ξb的衰变模式
底Ξ' Ξ′0b u s b 未知 1/2 1/2+ 0 −1 0 −1 未知 未知
底Ξ' Ξ′b d s b 未知 1/2 1/2+ −1 −1 0 −1 未知 未知
双底Ξ Ξ0bb u b b 未知 1/2 1/2+ 0 0 0 −2 未知 未知
双底Ξ Ξbb d b b 未知 1/2 1/2+ −1 0 0 −2 未知 未知
粲底Ξ Ξ+cb u c b 未知 1/2 1/2+ +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ Ξ0cb d c b 未知 1/2 1/2+ 0 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ' Ξ′+cb u c b 未知 1/2 1/2+ +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ' Ξ′0cb d c b 未知 1/2 1/2+ 0 0 +1 −1 未知 未知
粲Ω[26] Ω0c s s c 2695.2±1.7 0 1/2+ 0 −2 +1 0 (6.9±1.2)×10−14 参见Ω0c的衰变模式
底Ω[27] Ωb s s b 6071±40 0 1/2+ −1 −2 0 −1 (1.13+0.55
−0.42
 ± 0.02)×10-12
Ω + J/ψ 已被观测到)
双粲Ω Ω+cc s c c 未知 0 1/2+ +1 −1 +2 0 未知 未知
粲底Ω Ω0cb s c b 未知 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 未知 未知
粲底Ω' Ω′0cb s c b 未知 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 未知 未知
双底Ω Ωbb s b b 未知 0 1/2+ −1 −1 0 −2 未知 未知
双粲底Ω Ω+ccb c c b 未知 0 1/2+ +1 0 +2 −1 未知 未知
粲双底Ω Ω0cbb c b b 未知 0 1/2+ 0 0 +1 −2 未知 未知

^ 未被观测到的粒子。
[a] ^ 质子中子的质量以原子质量单位表示比以MeV/c2表示具有更高的精确度,因为人们对基本电荷值的量测仍不是很精确。当以原子质量单位表示时,质子的质量为1.007276466812(90) u、中子的质量则是1.00866491600(43) u
[b] ^ 至少1035 年,参见质子衰变
[c] ^ 对于自由中子而言。在一般的原子核中,中子是稳定的。
[d] ^ 此处根据粒子数据组(PDG)所给出的共振宽度(Γ)值,使用生命期 τ = ħ/Γ 转换求得。
[e] ^ 该数据有部分争议[24]

JP = 3/2+ 重子

JP = 3/2+ 重子 
粒子名称 符号 夸克组成 静止质量 (MeV/c2) I J P Q (e) S C B' 平均生命期 () 通常衰变至
Δ粒子[28] Δ++ (1232) u u u 1232±2 3/2 3/2+ +2 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h] p+ + π+
Δ粒子[28] Δ+ (1232) u u d 1232±2 3/2 3/2+ +1 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h] π+ + n0

π0 + p+

Δ粒子[28] Δ0 (1232) u d d 1232±2 3/2 3/2+ 0 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h] π0 + n0

π + p+

Δ粒子[28] Δ (1232) d d d 1232±2 3/2 3/2+ −1 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h] π + n0
Σ粒子[29] Σ∗+ (1385) u u s 1382.8±0.4 1 3/2+ +1 −1 0 0 (1.839±0.0041)×10−23[h] Λ0 + π+

Σ+ + π0
Σ0 + π+

Σ粒子[29] Σ∗0 (1385) u d s 1383.7±1.0 1 3/2+ 0 −1 0 0 (1.83±0.25)×10−23[h] Λ0 + π0

Σ+ + π
Σ0 + π0

Σ粒子[29] Σ∗− (1385) d d s 1387.2±0.5 1 3/2+ −1 −1 0 0 (1.671±0.089)×10−23[h] Λ0 + π

Σ0 + π
Σ + π0

粲Σ[30] Σ∗++c(2520) u u c 2517.9±0.6 1 3/2 + +2 0 +1 0 (4.42±0.44)×10−23[h] Λ+c + π+
粲Σ[30] Σ∗+c(2520) u d c 2517.5±2.3 1 3/2 + +1 0 +1 0 >3.87×10−23[h] Λ+c + π0
粲Σ[30] Σ∗0c(2520) d d c 2518.8±0.6 1 3/2 + 0 0 +1 0 (4.54±0.47)×10−23[h] Λ+c + π
底Σ[31] Σ∗+b u u b 5832.1±0.7 +1.7−1.8 1 3/2 + +1 0 0 −1 (5.7±1.8)×10−23[h] Λ0b + π+
底Σ[e] Σ∗0b u d b 未知 1 3/2 + 0 0 0 −1 未知 未知
底Σ[31] Σ∗−b d d b 5835.1±0.6 +1.7−1.8 1 3/2 + −1 0 0 −1 8.8+3.7
−3.6
×10−23
[h]
Λ0b + π
Ξ粒子[32] Ξ∗0 (1530) u s s 1531.80±0.32 1/2 3/2+ 0 −2 0 0 (7.23±0.40)×10−23[h] Ξ0 + π0

Ξ + π+

Ξ粒子[32] Ξ∗− (1530) d s s 1535.0±0.6 1/2 3/2+ −1 −2 0 0 6.6+1.3
−1.1
×10−23
[h]
Ξ0 + π

Ξ + π0

粲Ξ[33] Ξ∗+c(2645) u s c 2645.9+0.5
−0.6
1/2 3/2 + +1 −1 +1 0 >2.1×10−22[h] Ξ+c + π0 (已被观测)
粲Ξ[33] Ξ∗0c(2645) d s c 2645.9±0.5 1/2 3/2 + 0 −1 +1 0 >1.2×10−22[h] Ξ+c + π (已被观测)
双粲Ξ Ξ∗++cc u c c 未知 1/2 3/2 + +2 0 +2 0 未知 未知
双粲Ξ Ξ∗+cc d c c 未知 1/2 3/2 + +1 0 +2 0 未知 未知
底Ξ[34] Ξ∗0b u s b 5945.5±0.8±2.2 1/2 3/2 + 0 −1 0 −1 (3.1±2.5)×10−22[h] Ξb + π+ (已被观测)
底Ξ Ξ∗−b d s b 未知 1/2 3/2 + −1 −1 0 −1 未知 未知
双底Ξ Ξ∗0bb u b b 未知 1/2 3/2 + 0 0 0 −2 未知 未知
双底Ξ Ξ∗−bb d b b 未知 1/2 3/2 + −1 0 0 −2 未知 未知
粲底Ξ Ξ∗+cb u c b 未知 1/2 3/2 + +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ Ξ∗0cb d c b 未知 1/2 3/2 + 0 0 +1 −1 未知 未知
Ω粒子[35] Ω s s s 1672.45±0.29 0 3/2+ −1 −3 0 0 (8.21±0.11)×10−11[h] Λ0 + K
Ξ0 + π

Ξ + π0

粲Ω[36] Ω∗0c(2770) s s c 2765.9±2.0 0 3/2 + 0 −2 +1 0 未知 Ω0c + γ
底Ω Ω∗−b s s b 未知 0 3/2 + −1> −2 0 −1 未知 未知
双粲Ω Ω∗+cc s c c 未知 0 3/2 + +1 −1 +2 0 未知 未知
粲底Ω Ω∗0cb s c b 未知 0 3/2 + 0 −1 +1 −1 未知 未知
双底Ω Ω∗−bb s b b 未知 0 3/2 + −1 −1 0 −2 未知 未知
三粲Ω Ω++ccc c c c 未知 0 3/2 + +2 0 +3 0 未知 未知
双粲底Ω Ω∗+ccb c c b 未知 0 3/2 + +1 0 +2 −1 未知 未知
粲双底Ω Ω∗0cbb c b b 未知 0 3/2 + 0 0 +1 −2 未知 未知
三底Ω Ωbbb b b b 未知 0 3/2 + −1 0 0 −3 未知 未知

^ 未被观测到的粒子。
[h] ^ 此处根据粒子数据组(PDG)所给出的共振宽度(Γ)值,使用生命期 τ = ħ/Γ 转换求得。

重子共振粒子

本列表给出了已被粒子数据组所确认的重子共振粒子名称、已知量子数与实验状态[37]。重子共振粒子是受激发的重子态,有着较短的半衰期和较高的质量。尽管有着大量的研究,人们仍旧对重子激发谱的基础自由度有着极薄弱的了解[38]。每个粒子的已知自旋-宇称值JP在下表亦有列出。对于强衰变粒子,JP值被视为其名称的一部分,所有共振态的质量亦然。

以下列表中,使用*号数量表示该粒子存在之确定性高低,如下:

**** 确定存在,且其性质至少曾被进行良好的探索。
*** 几乎可以确定其存在,然而需要更多确认,且/或其量子数、分支比等性质尚未被确定。
** 有一些存在的证据。
* 存在的证据很少。
重子共振粒子
核子 Δ 粒子 Λ 粒子 Σ 粒子 Ξ 与 Ω 粒子 粲粒子 底粒子
p 12+ **** Δ(1232) 32+ **** Λ 12+ **** Σ+ 12+ **** Ξ0 12+ **** Λ+
c
12+ **** Λ0
b
12+ ***
n 12+ **** Δ(1600) 32+ **** Λ(1405) 12 **** Σ0 12+ **** Ξ 12+ **** Λc(2595)+ 12 *** Λb(5912)0 12 ***
N(1440) 12+ **** Δ(1620) 12 **** Λ(1520) 32 **** Σ 12+ **** Ξ(1530) 32+ **** Λc(2625)+ 32 *** Λb(5920)0 32 ***
N(1520) 32 **** Δ(1700) 32 **** Λ(1600) 12+ *** Σ(1385) 32+ **** Ξ(1620) * Λc(2765)+ * Σb 12+ ***
N(1535) 12 **** Δ(1750) 12+ * Λ(1670) 12 **** Σ(1480) * Ξ(1690) *** Λc(2880)+ 52+ *** Σ*
b
32+ ***
N(1650) 12 **** Δ(1900) 12 *** Λ(1690) 32 **** Σ(1560) ** Ξ(1820) 32 *** Λc(2940)+ 32 *** Ξ0
b
, Ξ
b
12+ ***
N(1675) 52 **** Δ(1905) 52+ **** Λ(1710) 12+ * Σ(1580) 32 * Ξ(1950) *** Ξ'b(5935) 12+ ***
N(1680) 52+ **** Δ(1910) 12+ **** Λ(1800) 12 *** Σ(1620) 12 * Ξ(2030) ≥ 5/2? *** Σc(2455) 12+ **** Ξb(5945)0 32+ ***
N(1700) 32 *** Δ(1920) 32+ *** Λ(1810) 12+ *** Σ(1660) 12+ *** Ξ(2120) * Σc(2520) 32+ *** Ξb(5955) 32+ ***
N(1710) 12+ **** Δ(1930) 52 *** Λ(1820) 52+ **** Σ(1670) 32 **** Ξ(2250) ** Σc(2800) *** Ω
b
12+ ***
N(1720) 32+ **** Δ(1940) 32 ** Λ(1830) 52 **** Σ(1690) ** Ξ(2370) ** Pc(4380)+ *
N(1860) 52+ ** Δ(1950) 72+ **** Λ(1890) 32+ **** Σ(1730) 32+ * Ξ(2500) * Ξ+
c
12+ *** Pc(4450)+ *
N(1875) 32 *** Δ(2000) 52+ ** Λ(2000) * Σ(1750) 12 *** Ξ0
c
12+ ***
N(1880) 12+ *** Δ(2150) 12 * Λ(2020) 72+ * Σ(1770) 12+ * Ω 32+ **** Ξ′+
c
12+ ***
N(1895) 12 **** Δ(2200) 72 *** Λ(2050) 32 * Σ(1775) 52 **** Ω(2250) *** Ξ′0
c
12+ ***
N(1900) 32+ **** Δ(2300) 92+ ** Λ(2100) 72 **** Σ(1840) 32+ * Ω(2380) ** Ξc(2645) 32+ ***
N(1990) 72+ ** Δ(2350) 52 * Λ(2110) 52+ *** Σ(1880) 12+ ** Ω(2470) ** Ξc(2790) 12 ***
N(2000) 52+ ** Δ(2390) 72+ * Λ(2325) 32 * Σ(1900) 12 * Ξc(2815) 32 ***
N(2040) 32+ * Δ(2400) 92 ** Λ(2350) 92+ *** Σ(1915) 52+ **** Ξc(2930) *
N(2060) 52 *** Δ(2420) 112+ **** Λ(2585) ** Σ(1940) 32+ * Ξc(2980) ***
N(2100) 12+ *** Δ(2750) 132 ** Σ(1940) 32 *** Ξc(3055) ***
N(2120) 32 *** Δ(2950) 152+ ** Σ(2000) 12 * Ξc(3080) ***
N(2190) 72 **** Σ(2030) 72+ **** Ξc(3123) *
N(2220) 92+ **** Σ(2070) 52+ *
N(2250) 92 **** Σ(2080) 32+ ** Ω0
c
12+ ***
N(2300) 12+ ** Σ(2100) 72 * Ωc(2770)0 32+ ***
N(2570) 52 ** Σ(2250) *** Ωc(3000)0 ***
N(2600) 112 *** Σ(2455) ** Ωc(3050)0 ***
N(2700) 132+ ** Σ(2620) ** Ωc(3065)0 ***
Σ(3000) * Ωc(3090)0 ***
Ωc(3120)0 ***
Ξ+
cc
*
Ξ++
cc
***

参见

参考文献

引用

  1. Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jerl, Fundamental of Physics 7th, USA: John Wiley and Sons, Inc., 2005, ISBN 0-471-23231-9, Each baryon is a combination of three quarks 
  2. Muir 2003.
  3. Carter 2006.
  4. Aaij 2015.
  5. Griffiths 2008.
  6. Beringer 2012,and 2013 partial update for the 2014 edition: Particle summary tables – Baryons.
  7. Körner 1994.
  8. Beringer 2012Particle listings – p+
  9. Beringer 2012Particle listings – n0
  10. Beringer 2012Particle listings – Λ.
  11. Beringer 2012Particle listings – Λc
  12. Beringer 2012Particle listings – Λb
  13. Beringer 2012Particle listings – Σ+
  14. Beringer 2012Particle listings – Σ0
  15. Beringer 2012Particle listings – Σ
  16. 16.0 16.1 16.2 Beringer 2012Particle listings – Σc
  17. 17.0 17.1 Beringer 2012Particle listings – Σb
  18. Beringer 2012Particle listings – Ξ0
  19. Beringer 2012Particle listings – Ξ
  20. Beringer 2012Particle listings – Ξ+c
  21. Beringer 2012Particle listings – Ξ0c
  22. Beringer 2012Particle listings – Ξ′+c
  23. Beringer 2012Particle listings – Ξ′0c
  24. 24.0 24.1 Beringer 2012Particle listings – Ξ+cc
  25. 25.0 25.1 Beringer 2012Particle listings – Ξb
  26. Beringer 2012Particle listings – Ω0c
  27. Beringer 2012Particle listings – Ωb
  28. 28.0 28.1 28.2 28.3 Beringer 2012Particle listings – Δ(1232)
  29. 29.0 29.1 29.2 Beringer 2012Particle listings – Σ(1385)
  30. 30.0 30.1 30.2 Beringer 2012Particle listings – Σc(2520)
  31. 31.0 31.1 Beringer 2012Particle listings – Σb
  32. 32.0 32.1 Beringer 2012Particle listings – Ξ(1530)
  33. 33.0 33.1 Beringer 2012Particle listings – Ξc(2645)
  34. Beringer 2012Particle listings – Ξ0b(5945)
  35. Beringer 2012Particle listings – Ω
  36. Beringer 2012Particle listings – Ω0c(2770)
  37. Particle Data Group 2016.
  38. Crede 2013.

来源

延伸阅读

外部链接