兀→>y+y 这是一个典型的电磁衰变,它的半衰期是1016秒的量级。 这个时间对于直接测量来讲是太短了,但如果用能级宽度 来推测,这个时间又显得太长了,因为按照测不准关系, 1016秒对应的能级宽度只有约8eV,比目前γ探测器的能量 分辨率小得多。为此,人们用测量π介子的光产生截面的 办法,来间接推出7的平均寿命为 no=(0.82±0.04)×10-16 J→>2y过程占衰变的988%的分支比,另一种竞争 的过程是占12%的 J→>8+e+e
γγπ 0 +→ 这是一个典型的电磁衰变，它的半衰期是10-16秒的量级。 这个时间对于直接测量来讲是太短了，但如果用能级宽度 来推测，这个时间又显得太长了，因为按照测不准关系， 10-16秒对应的能级宽度只有约8eV，比目前γ探测器的能量 分辨率小得多。为此，人们用测量π0介子的光产生截面的 办法，来间接推出π0的平均寿命为 s10)04.082.0( 16 0 − ×±= π τ −+ γπ ++→ ee 0 0 → 2γπ 过程占π0衰变的98.8%的分支比，另一种竞争 的过程是占1.2%的
由于轻子数守恒的原因,世的衰变只能是弱衰变,其半衰期 是108秒的量级,可以进行直接测量。1971年,艾瑞斯等人 在伯克利的184-英寸质子同步回旋加速器上获得π介子次级 束。他们在不同距离上测量r介子相对数目的变化,推出兀土 的平均寿命为。 7=2602±0.04ns 实验上π和π的平均寿命在误差范围内是相同的,这与CPT 守恒的要求是一致的。带电π介子的主要衰变道如下 兀→少1+v(≈1009) →e+ (1.23×10 →少p+v2+y(1.24×10) →>e+V+ (56×10 →>e+V+兀 (1.03×10
由于轻子数守恒的原因， π ±的衰变只能是弱衰变，其半衰期 是10-8秒的量级，可以进行直接测量。1971年，艾瑞斯等人 在伯克利的184-英寸质子同步回旋加速器上获得 π介子次级 束。他们在不同距离上测量 π介子相对数目的变化，推出 π ± 的平均寿命为。 实验上 π + 和 π -的平均寿命在误差范围内是相同的，这与CPT 守恒的要求是一致的。带电 π介子的主要衰变道如下： τ = ± ns04.002.26 e πν )1003.1( e γν )10(5.6 γνμ )10(1.24 e ν )10(1.23 νμπ 100%)( 0 8 e 8 e 4 μ 4 e μ − − − − − − − − −− ++→ × ++→ × ++→ × +→ × +→ ≈
对元粒子的衰变,只需把上列粒子都变成它们的反粒子就 行了。由于μ轻子数,电轻子数和τ轻子数各自守恒,上述 衰变末态中同类轻子和反轻子必须成对出现。又考虑到电 荷守恒,必然要求有中微子出现,也就是必须通过弱衰 变。衰变到μ或e的概率相差很大,这可以用统计和禁戒 因子来解释。我们知道,在相互作用矩阵元相同的条件 下,衰变概率正比于末态的态密度。对于两体衰变,末态 密度: 4 P(E)≡ dn V de 3 dE (122-7) f E。=mc=E+E=cp+cp+mx 22-8) dEF=[c+(cp2+mc)2c2 pldp (122-9)
对 π +粒子的衰变，只需把上列粒子都变成它们的反粒子就 行了。由于 μ轻子数，电轻子数和 τ轻子数各自守恒，上述 衰变末态中同类轻子和反轻子必须成对出现。又考虑到电 荷守恒，必然要求有中微子出现，也就是必须通过弱衰 变。 π ±衰变到 μ 或 e的概率相差很大，这可以用统计和禁戒 因子来解释。我们知道，在相互作用矩阵元相同的条件 下，衰变概率正 比于末态的态密度。对于两体衰变，末态 密度： )72.12( f d d 3 2 4 f d 1 d )( f =≡ − E p h p E n V E π ρ )92.12(d]2)( 2 1 [d )82.12( 22/14222 f 4222 ν 2 f π ++= − ++=+== − − ± ppccmpccE cmpccpEEcmE
p2=(m+m)m2-m) (122-10) 8cm 另外还有一个修正因子也应当出现在态密度函数中。在 比如衰变中,由于兀处于静止且自旋为0,则e和v的自 旋之和必为0。由于所有反中微子的螺旋性为+1(见第 §62节),即自旋和动量平行,则显然电子的自旋和动 量也平行。然而,β衰变中的高速电子的螺旋性平均为 v/。即只有比例为(1-v/)n2的电子具有+1的螺旋性。 按前面的分析,螺旋性为—1的部分是被禁止的,因此 能够测量到的概率需乘上因子 2.2-11) m +m 最后 (π→ev)mg(m2-mg)2 =128×10-4 (π→>U) (122-13)
)102.12( 8 ))(( dd 4π 222π 22π f 2 − −+ = cm mmmm Ep p 另外还有一个修正因子也应当出现在态密度函数中。在 比如衰变中，由于π -处于静止且自旋为0，则e –和 的自 旋之和必为0。由于所有反中微子的螺旋性为+1（见第 §6.2节），即自旋和动量平行，则显然电子的自旋和动 量也平行。然而，β衰变中的高速电子的螺旋性平均为- v/c 。即只有比例为（1-v/c）/2的电子具有+1的螺旋性。 按前面的分析，螺旋性为—1的部分是被禁止的，因此， 能够测量到的概率需乘上因子 2 2 2 1 (1 ) (12.2 11) 2 v m c m m π − = − + 1028.1 )132.12( 2)( )( (π ) (π eν ) 4 2μ 2π 2μ 22e 2π 2e ×= − −− = →→ − mmm mmm υλ v λ 最后： e ν
2.π介子的产生及利用π介子束进行物理实验 在宇宙射线中发现π介子之后不久,加速器可以提供的束 流能量就超过了π介子的产生阈能,从而开创了在实验室中 研究π物理的新领域。70年代以来,在几个称为“介子工厂” 的实验室中(美国 Los Alamos的 LAMPE,加拿大温歌华的 TRIUMF,瑞士 Zurich的SIN等),用强流质子打出大量 的π介子,并将它们作为次级束流引出开展新的实验,取得 了大量关于强子的知识。 (1)π介子的产生 生π介子的最简单方法是利用核子一核子碰撞:
2. π介子的产生及利用π介子束进行物理实验 在宇宙射线中发现π介子之后不久，加速器可以提供的束 流能量就超过了π介子的产生阈能，从而开创了在实验室中 研究π物理的新领域。70年代以来，在几个称为“介子工厂” 的实验室中（美国Los Alamos的LAMPF，加拿大温歌华的 TRIUMF，瑞士Zurich的SIN等），用强流质子打出大量 的π介子，并将它们作为次级束流引出开展新的实验，取得 了大量关于强子的知识。 （1）π介子的产生 产生π介子的最简单方法是利用核子—核子碰撞：