自由度

[拼音]:Gai’er-Man-Xidao faze

[外文]:Gell-Mann-Nishijima rule

聯絡強子的電荷、同位旋和奇異數的法則。20世紀50年代以前,人們所熟知的強子是電荷雙重態的核子(質子p和中子n)和電荷三重態的π介子(π+、πo和π-)。一個電荷多重態內不同成員具有不同的電荷,但質量很接近,強相互作用性質密切相關。對此,人們引入同位旋的概念加以描述。一個多重態內的粒子具有相同的總同位旋量子數I和不同的同位旋投影量子數I3。這時,粒子的電荷和同位旋投影I3之間存在一定的關係,可由下式來概括

, (1)

其中N為重子數。對於核子N=1(反核子N=-1),π介子N=0。

在發現奇異粒子之後,M.蓋耳-曼與西島和彥提出,上面的關係式應作適當改變以便把奇異粒子包括進去。

, (2)

式中Y是超荷算符

Y=N+S

N為重子數,S為奇異數。反粒子同相應的粒子有相同的I,而I3、N、S都相反(因而Y和Q也相反)。

1974年以後,粒子物理中又陸續發現了新的強相互作用守恆量子數──粲數(c和底數(B)。相應地, 蓋耳-曼-西島公式(2)也要作進一步的擴充

。 (4)

按照強子結構的夸克模型,強子的各種強相互作用守恆量子數,包括同位旋、重子數、奇異數、粲數以及底數等,都由所組成的夸克的量子數決定。現已“發現”的夸克有五種(不考慮色自由度)這就是上夸克u、下夸克d(它們組成基本的同位旋雙重態)、奇異夸克s、粲夸克c和底夸克b。很多理論還預言至少存在一種更新的頂夸克t,相應於一個更新的量子數──頂數T,並且實驗上已觀察到 t夸克存在的跡象。夸克的各種量子數如表所示。夸克的重子數為1/3。反夸克與夸克有相同的I,相反的N、I3、S、C、B、T和Q。