輕子數粒子物理學中定義的一個量子數,常用L來表示。輕子數規定為輕子的數目減去反輕子的數目。方程形式:

因此所有的輕子的輕子數為+1,反輕子的輕子數為−1,非輕子粒子的輕子數為0。輕子數(有時也稱作輕荷)是可加的量子數,這意味着它的和在作用下守恆(與之相反的是可乘的量子數宇稱,它的積在電磁作用與強相互作用下是守恆的)。

類似於輕子數,各輕子族數的定義

與輕子數的定義有相同的模式:該族粒子的該量子數為+1,該族反粒子的該量子數為−1,非該族的粒子的該量子數為0。

輕子數守恆定律

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粒子物理學標準模型依賴於輕子數守恆,即作用過程中輕子數不變。例如beta衰變

 

反應前輕子數為0(中子n是一個重子因此反應前沒有輕子),而反應後總輕子數也為0,其中質子的輕子數為0,電子(一種輕子)的輕子數為+1,反電中微子(一種輕子)的輕子數為−1。因此衰變後輕子數之和為0,該數量守恆。

輕子族數守恆,即每一輕子族的輕子的數量守恆。例如,μ子總是衰變為:

 

因此保持了電輕子數與μ輕子數不變。這意味這輕子族數守恆定律對於每一個Le, Lμ, Lτ成立。

輕子族數守恆,可以直觀理解為有質量的基本粒子是由費米子組成。費米子包括夸克、電輕子、μ輕子、τ輕子四大類別。這四類費米子不可分解為更細小的粒子,因此在反應時,這四類費米子必須分別是成對出現或成對湮滅。所以夸克數、電輕子數、μ輕子數、τ輕子數分別都是守恆的。

輕子數守恆定律的違反

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標準模型中,如果中微子是無質量的,則輕子族數(LF numbers)守恆。由於觀測到了中微子振盪,中微子確是有微小質量因而輕子族數守恆定律僅是近似成立的。這意味着輕子族數守恆律可以違反,雖然因中微子質量很小,在包括帶電輕子的反應中輕子族數守恆定律成立的可能性很大。但是,輕子總數的守恆律在標準模型下必須成立。因此可以看到罕見的μ子衰變:

 

參閱

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參考資料

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