轻子（不参与强作用自旋为ћ/2的费米子）

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更新时间：2023-05-16
轻子
不参与强作用自旋为ћ/2的费米子
轻子（lepton）是指不参与强相互作用的自旋为ћ/2的费米子。轻子包括电子、μ子、τ粒子和与之相应的中微子（ν、ν和ν以及它们的反粒子）。电子e、μ和τ粒子的质量分别为0.51兆电子伏、105.66兆电子伏和1,776.99兆电子伏，它们都带有一个单位的负电荷。它们的反粒子e、μ和τ带有一个单位的正电荷。中微子及其反粒子不带电，是中性粒子，近年来实验结果表明中微子具有非零的静质量。
基本信息
中文名
轻子
外文名
lepton
特点
不参与强作用自旋为ћ/2的费米子
隶属
费米粒子
组成
包括电子、μ子、τ粒子和中微子
学科
核物理
收起
简介
三代輕子的來源及其內部結構圖
不参与强相互作用的自旋为1／2的费米子。轻子包括电子、μ子、τ粒子、与之相应的中微子(ⅤeⅤ和Ⅴ以及它们的反粒子)。目前实验还未发现Ⅴ和它的反粒子。电子、μ子和τ粒子（又称重轻子）的质量分别为0.51MeV、105.66MeV和1784MeV，它们都带有一个单位负电荷，它们的反粒子带有一个单位正电荷；中微子可能是以光速运动的零质量粒子，它们以及反粒子不带电，是中性粒子。
在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。所有正粒子的轻子数为+1,反粒子的轻子数为－1。对所有的反应过程，轻子数的代数和在反应前后不变。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。
三代輕子圖
1962年实验上发现存在两种中微子Ⅴe和Ⅴ，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Ⅴ粒子数减去μ和Ⅴ粒子数）分别守恒。1975年发现了τ粒子，但还未发现相应的第三种中微子，会不会有第三种τ轻子数守恒尚待证实。除τ粒子外，前二类轻子（e、Ⅴe和μ、Ⅴ）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。
轻子家族
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，它们都是费米子。传递夸克、轻子之间相互作用的是规范玻色子，光子传递电磁力，胶子传递强力，W和Z传递弱力。