既然攜帶力的粒子反粒子是其自身,為什麼 不會湮滅?

時間 2021-05-31 17:21:46

1樓:

一,如果你說的攜帶力的粒子是指相互作用的媒介粒子,那你說的不對。一般認為相互作用媒介粒子是規範玻色子,規範玻色子中也有帶荷的,比如W±。因此攜帶力的粒子不一定「是自身的反粒子」。

二,粒子是自身的反粒子(簡稱該粒子為中性粒子)就一定要湮滅嗎?首先要知道粒子是自身的反粒子的意思:這是說,這個粒子是電荷共軛變換(將粒子變成反粒子的變換)的本徵態(即變換之後還是這個粒子自己)。

這一結果導致了該粒子的所有相加性的荷為零,比如電荷為零,因此它不參與電磁相互作用(對色荷,有一點技術性的細節。相加量子數比如電荷,是Abel規範群保證的,因此它本身可以是乙個數,電荷共軛之後變為其相反數,因此中性粒子電荷為零。但對非Abel規範群,比如色荷對應的SU(3)群,所謂的荷其實是指群表示,色荷為零其實是指按單態變換,但色荷不為零,也可以在共軛變換下不變,比如膠子對應的是實表示,就不會在電荷共軛變換下改變,因此膠子在這種意義下也是中性粒子,但卻帶色荷)。

那有弱荷嗎?我們知道,真空破卻之後,只剩下強相互作用的SU(3)和電磁相互作用的U(1),而沒有什麼弱對稱性,因此並沒有弱荷的說法(但有時會把流與場的耦合係數稱為弱荷,但該荷不是這裡的對稱荷)。所以,中性粒子如果要湮滅,必然不會通過電磁相互作用湮滅,而只能通過強作用(比如膠子可以湮滅自身),或者弱作用,且若通過弱作用,也不能通過W±這對帶電的媒介子,而只能通過Z。

三,如果可以湮滅,就一定要湮滅嗎?首先,要湮滅必須有兩個中性粒子同時相互作用。其次,相互作用本身是有一定概率的,如果概率很小,那湮滅就需要等很久才會發生。

相應的,概率大,則湮滅速率就會快。並不能用直觀的想法「正反粒子一接觸就消失成光子等中性粒子」。

四,光子是你說的媒介子,也是中性粒子,那它會和自身湮滅嗎?答案是不會。因為光子不參與強相互作用與弱作用。

(當然,如果你只說反應的話,能夠通過交換費公尺子產生一對正反費公尺子:γγ→ff,γ為光子,f為費公尺子。但我們這裡強調湮滅為s道反應,事實上,如果說任何反應,光子與任何粒子都可以反應(這只要證明光子可以與其他規範玻色子反應即可,粗略想想,不計振幅之間的干涉相消,這是很顯然的)

2樓:趙泠

會湮滅,只是平常生活中見得最多的低能量光子之間發生相互作用的機率太低。湮滅不是隨隨便便一靠近就湮滅了的,對光子這樣的粒子來說需要達到非常高的能量:要超過你想產生的粒子質量對應的能量。

可以用高能電子束將迎面發射的紅外雷射變成高能伽馬射線去對撞,兩個光子湮滅產生電子-正電子對和各種粒子,其中較低機率產生的希格斯玻色子較受重視。一束伽馬射線的光子能量夠高的話,另一束光的光子能量低一些也沒關係,因為總可以找到乙個參考係讓二者都有很高的能量、達成上述要求[1]。

在LHC裡讓高能鉛離子對撞的時候,其原子核周圍的電磁場(光子)可以發生湮滅,兩個光子湮滅產生兩個光子[2]或其它粒子。在要研究光子對撞的時候可以進行超周邊碰撞(讓碰撞鉛原子核之間的橫向間隔大於半徑之和,使碰撞原子核之間沒有直接的強相互作用)。在兩個原子核重疊(中心碰撞)並產生夸克-膠子等離子體的碰撞中也會發生光子湮滅,產生的粒子可以與夸克-膠子等離子體發生相互作用,有一定的探測意義。

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