
【化】 charge multiplets; isomultiplets
電荷多重态(Charge Multiplet)是粒子物理學中描述具有相同量子數但不同電荷狀态的粒子集合的概念。該術語源自對同位旋對稱性的數學描述,其中"多重态"指代SU(2)對稱群下的不可約表示集合。例如π介子三重态包含$pi^+$、$pi^0$和$pi^-$三種電荷狀态,其同位旋量子數I=1,對應的電荷算符本征值滿足公式:
$$ Q = I_3 + frac{B+S}{2} $$
其中$I_3$為同位旋第三分量,$B$為重子數,$S$為奇異數。在标準模型中,電荷多重态的形成與規範對稱性破缺機制直接相關。根據CERN基礎物理研究,強相互作用中核子的同位旋二重态(質子p和中子n)是典型的電荷多重态,其質量差異源于電磁相互作用的對稱性破缺。
《粒子物理學導論》指出,電荷多重态的維度由群表示理論決定,SU(2)對稱群生成的多重态維度為2I+1。弱相互作用中的左手費米子也構成SU(2)_L多重态,如電子-中微子對構成輕子二重态。這種分類方法為粒子物理标準模型中的代結構提供了理論基礎。
參考文獻:
CERN Education: Symmetries in Physics
Griffiths D. Introduction to Elementary Particles (2nd ed.), Wiley-VCH, 2008
Thomson M. Modern Particle Physics, Cambridge University Press, 2013
電荷多重态是粒子物理學中的一個概念,指一組具有相同内在量子數(如同位旋、奇異數)但電荷不同的粒子組合。以下是詳細解釋:
核心定義
電荷多重态中的粒子在強相互作用下具有相同的同位旋量子數($I$)和奇異數($S$),但電荷($Q$)不同。這種分類基于對稱性理論,例如SU(2)同位旋對稱性。例如,質子和中子屬于同位旋二重态($I=1/2$),電荷分别為$+1$和$0$。
電荷與量子數的關系
粒子的電荷可通過公式表達為:
$$
Q = I_3 + frac{B + S}{2}
$$
其中$I_3$為同位旋第三分量,$B$為重子數,$S$為奇異數。同一多重态内,$I$和$S$相同,但$I_3$不同,導緻電荷差異。
典型例子
物理意義
電荷多重态反映了強相互作用的對稱性,同一多重态中的粒子在強相互作用下行為相似,但電磁相互作用(由電荷決定)表現不同。
如需進一步了解具體粒子分類或數學推導,可參考粒子物理标準模型相關文獻。
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