向导|基本粒子16︱一大批无法解释的粒子现身—奇异粒子亚马逊河

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从这节课开始我们遇见的新粒子会越来越多，费米就曾经说过，他要是能把这些粒子的名字都记住的话，早就成植物学家了。
所以说，这些粒子你也不要刻意地去记它的名字，只要知道它们属于哪种类型的粒子就可以了。好，我们就开始今天的内容。
上节课我们说了人们在宇宙线中发现了π介子和μ子，这只是宇宙线中产生新粒子的一小部分，到了上世纪的40年代末，随着人们对宇宙线探测技术的进步，顿时就发现新粒子真的是层出不穷，每个星期都会有数个新粒子被发现。
其中就包括罗切斯特和布特勒发现的一批新粒子，这批新粒子有两类，一类是K介子，包括K+、K0、反K0和K- ，这些介子都比π介子更重。
另一类是比质子和中子更重的重子，包括Λ、Σ+、Σ0、Σ-、和Ξ0 、 Ξ- ，可以看出发现的粒子慢慢多了，各种奇奇怪怪的希腊字母都出来了，其实上面那个不念K介子，那是希腊字母卡帕的大写，那后面我们就把它读作K ，顺口一点。
这两类粒子的行为非常的古怪，最令科学家不解的是，这些粒子是在强相互作用中产生的，而且会在云室中形成典型的V字型轨迹，这说明这些粒子是成对出现的，但奇怪的是这些粒子的衰变却受到了弱力的支配。
比如一个π-介子现在入射一个质子，就会生成一个Λ和一个K0 ，这个过程是一个强作用力的过程，因为我们测量了π-介子和质子的碰撞截面是1mb ， 1b等于10^-24平方厘米。 1mb很明显是强作用力过程中的碰撞截面。
下面我解释一下什么是碰撞截面，粒子之间碰撞就像是打靶一样，靶子的面积越大越容易打中，那对于粒子的碰撞而言，我们可以假象一个碰撞截面，这个截面越大越容易发生碰撞，所以碰撞截面这个物理量就是用来描述碰撞难易程度的。
我们还知道作用力越强，碰撞截面越大，由于强力是最强的力，所以我们通过测量π-和质子的碰撞，很容易就能知道，这是一个强作用力的过程。
所以Λ和K0是强相互作用的产物，不过它们不稳定会发生衰变，比如生成的Λ会衰变回π-和质子，我们预计这个回去的过程也应该受强力的控制，也就由强力控制的衰变。怎么来的就怎么走嘛。
但是我们发现Λ的寿命居然长达2.6×10^-10秒，上节课的内容还记得把，这个时间很明显是受到了弱力的控制，这科学家就解释不清楚了，为什么由强力产生的粒子，往回衰变的时候，却是由弱力控制的？
大约就是同一时间，美国物理学家盖尔曼和日本物理学家西岛和彦，同时提出了一个这样的想法，它们认为产生的这些新粒子具有一个新的量子数，盖尔曼将其称为奇异数，记为S ，所以说这些粒子才被称为了奇异粒子。
盖尔曼假设这些新粒子的奇异数在强相作用中是守恒的，但是在弱相互作用中不守恒，所以这些奇异粒子不可能在强力中衰变，因为它们一旦形成就有了奇异数，就不可能再从强力中变成普通粒子了，因为这意味着奇异数要从1或者-1变成0 ，这不就违反刚才的假设了嘛。
因此它们只能等待一段时间，通过奇异数不守恒的方式衰变，也就是通过弱力发生衰变。盖尔曼的这个假设，其实也可以通过检验，他说在强相互作用中，奇异数是守恒的，这说明普通粒子在碰撞的时候，生成的奇异粒子是成对出现的，而且它们的奇异数必须相反，而且还要抵消掉，这就可以保证在强作用的过程中，奇异数前后都是0 ，不增不减都是守恒的。
在实验中我们确实发现奇异粒子是成对出现的，那现在的问题是我们要如何定义奇异粒子的奇异数。那上节课我们说了，这些量子数就是粒子的身份证，或者是身体的指标，虽然现在我们不了解这些奇异粒子，但是通过奇异数我们就能从中发现一些规律。
好，那下面我们就分析一下这些奇异粒子的性质，哪些比重子重的奇异粒子，什么Λ、Σ和 Ξ ，它们的自旋都是1/2 ，其实它们都是重子，都用重子数为1 ，那它们反粒子的重子数就是-1了。