轻子数

物理学术语

在粒子物理学中，轻子数是一个守恒的量子数，代表着一个基础粒子反应中的轻子数量减去反轻子数量（轻子数用L表示，凡是轻子，L=+1；凡是反轻子，L=-1；轻子以外的粒子，L=0）。

相关概念

轻子与夸克

关于物质的基本组元和它们之间相互作用的实验和理论研究，已经揭示了粒子物理世界的许多奥秘。我们已经知道，构成一切物质的基本砖块有两大家族：轻子和夸克，它们都是Fem粒子。传递夸克、轻子之间相互作用的是规范Bose粒子，光子传递电磁力，胶子传递强力，W和Z传递弱力。

轻子家族

轻子家族的粒子有六种。

轻子家族的粒子有六种味,它们具有以下两个重要性质：

(1)轻子不参与强力的相互作用,只受电磁力和弱力的影响;

(2)轻子数守恒,即轻子只能以粒子反粒子成对地产生或湮灭,总的轻子数(轻子数目减去反轻子数目)在已知的一切物理过程中保持不变。

已知的六种味的轻子成对出现,每一对包括一种荷电轻子和一种被称为中微子的中性轻子。

轻子数

实验证明，在相互作用中轻子数守恒。比如反应前轻子数总和为+1，反应后生成的粒子的轻子数总和也为+1。不同类的轻子，如e轻子（电子、Ve子）的轻子数和μ轻子（μ子、Vμ子）的轻子数在实验中也是分别守衡的。

Le，电子和电子中微子轻子数；

Lμ，μ子和μ子中微子轻子数；

L ，子和子中微子的轻子数。

描述粒子内部性质的一种相加性量子数。记为L，有电轻子数Le、μ轻子数Lμ和τ轻子数Lτ3种。电子e-及电子中微子γe的Le为+1 ，它们的反粒子e+和的Le为－1，其他粒子的Le=0；μ-和γμ的Lμ=+1，它们的反粒子μ+和γe的Lμ=－1，其他粒子的Lμ=0；τ-和γτ的τ粒子数L =+1，它们的反粒子 +和γe的L =－1，其他粒子的 L =0。有轻子参与的强作用、电磁作用、弱作用，粒子反应或衰变过程中，各轻子数分别守恒。轻子数守恒禁戒了一些似乎能够发生的过程。例如μ±→e±+γ过程不会发生。

实验发现

1962年实验上发现存在两种中微子Ve和Vμ，它们分别与电子和μ子相联系，因此轻子数守恒又分解为电子数（e－和Ve粒子数减去e+和Ve粒子数）和μ子数（μ－和Vμ粒子数减去μ+和Vμ粒子数）分别守恒。1975年M.佩尔等在e+e－对撞实验中发现了一个新的轻子τ，它带负电或正电，衰变成μ子或电子和两个中微子。它的质量为1,776.99兆电子伏，接近质子质量的两倍，所以又称重轻子。2000年实验上发现了与τ粒子相应的中微子V。同样，在轻子参与的所有过程中，τ轻子数也是守恒的。除粒子外，前二类轻子（e、Ve和μ、Vμ）的性质已有较充分的研究，它们的性质非常类似，仅质量有很大差别，解释这个现象是粒子物理学理论中的一个尚待解决的重要课题。

轻子数守恒

轻子参与的所有弱相互作用和电磁相互作用过程中，发现存在一个守恒的量子数，称为轻子数。电子e－、μ－和－粒子的轻子数为+1，相应的反粒子的轻子数为－1，其它非轻子粒子的轻子数为0。对所有的反应过程，轻子数的代数和在反应前后不变，并且电子轻子数、μ子轻子数和子轻子数也分别保持不变。与电荷守恒不同，电荷守恒与电磁相互作用相联系，而轻子数守恒没有已知的相互作用为根据，只是实验上发现它总是守恒。

举例

介子衰变。像许多轻子之间的相互作用一样，μ介子的衰变是一个弱相互作用。这是引用的一个利用狭义相对论测试时间膨胀效应的例子。

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