從這節課開始我們遇見的新粒子會越來越多，費米就曾經說過，他要是能把這些粒子的名字都記住的話，早就成植物學家了。

所以說，這些粒子你也不要刻意地去記它的名字，只要知道它們屬於哪種型別的粒子就可以了。好，我們就開始今天的內容。

上節課我們說了人們在宇宙線中發現了π介子和μ子，這只是宇宙線中產生新粒子的一小部分，到了上世紀的40年代末，隨著人們對宇宙線探測技術的進步，頓時就發現新粒子真的是層出不窮，每個星期都會有數個新粒子被發現。

其中就包括羅切斯特和布特勒發現的一批新粒子，這批新粒子有兩類，一類是K介子，包括K+、K0、反K0和K-，這些介子都比π介子更重。

另一類是比質子和中子更重的重子，包括Λ、Σ+、Σ0、Σ-、和Ξ0 、 Ξ-，可以看出發現的粒子慢慢多了，各種奇奇怪怪的希臘字母都出來了，其實上面那個不念K介子，那是希臘字母卡帕的大寫，那後面我們就把它讀作K，順口一點。

這兩類粒子的行為非常的古怪，最令科學家不解的是，這些粒子是在強相互作用中產生的，而且會在雲室中形成典型的V字型軌跡，這說明這些粒子是成對出現的，但奇怪的是這些粒子的衰變卻受到了弱力的支配。

比如一個π-介子現在入射一個質子，就會生成一個Λ和一個K0，這個過程是一個強作用力的過程，因為我們測量了π-介子和質子的碰撞截面是1mb，1b等於10^-24平方釐米。1mb很明顯是強作用力過程中的碰撞截面。

下面我解釋一下什麼是碰撞截面，粒子之間碰撞就像是打靶一樣，靶子的面積越大越容易打中，那對於粒子的碰撞而言，我們可以假象一個碰撞截面，這個截面越大越容易發生碰撞，所以碰撞截面這個物理量就是用來描述碰撞難易程度的。

我們還知道作用力越強，碰撞截面越大，由於強力是最強的力，所以我們透過測量π-和質子的碰撞，很容易就能知道，這是一個強作用力的過程。

所以Λ和K0是強相互作用的產物，不過它們不穩定會發生衰變，比如生成的Λ會衰變回π-和質子，我們預計這個回去的過程也應該受強力的控制，也就由強力控制的衰變。怎麼來的就怎麼走嘛。

但是我們發現Λ的壽命居然長達2。6×10^-10秒，上節課的內容還記得把，這個時間很明顯是受到了弱力的控制，這科學家就解釋不清楚了，為什麼由強力產生的粒子，往回衰變的時候，卻是由弱力控制的？

大約就是同一時間，美國物理學家蓋爾曼和日本物理學家西島和彥，同時提出了一個這樣的想法，它們認為產生的這些新粒子具有一個新的量子數，蓋爾曼將其稱為奇異數，記為S，所以說這些粒子才被稱為了奇異粒子。

蓋爾曼假設這些新粒子的奇異數在強相作用中是守恆的，但是在弱相互作用中不守恆，所以這些奇異粒子不可能在強力中衰變，因為它們一旦形成就有了奇異數，就不可能再從強力中變成普通粒子了，因為這意味著奇異數要從1或者-1變成0，這不就違反剛才的假設了嘛。

因此它們只能等待一段時間，透過奇異數不守恆的方式衰變，也就是透過弱力發生衰變。蓋爾曼的這個假設，其實也可以透過檢驗，他說在強相互作用中，奇異數是守恆的，這說明普通粒子在碰撞的時候，生成的奇異粒子是成對出現的，而且它們的奇異數必須相反，而且還要抵消掉，這就可以保證在強作用的過程中，奇異數前後都是0，不增不減都是守恆的。

在實驗中我們確實發現奇異粒子是成對出現的，那現在的問題是我們要如何定義奇異粒子的奇異數。那上節課我們說了，這些量子數就是粒子的身份證，或者是身體的指標，雖然現在我們不瞭解這些奇異粒子，但是透過奇異數我們就能從中發現一些規律。

好，那下面我們就分析一下這些奇異粒子的性質，哪些比重子重的奇異粒子，什麼Λ、Σ和 Ξ，它們的自旋都是1/2，其實它們都是重子，都用重子數為1，那它們反粒子的重子數就是-1了。

那從質量上來看，我們發現Λ、Σ+、Σ0、Σ-、和Ξ0 、 Ξ-，它們能分成三組，一組是Λ，另外一組是Σ+、Σ0、Σ-，還有一組是Ξ0 、 Ξ-。

之所以這樣分組是因為每組內的奇異粒子，它們的質量都差不多，這就跟質子和中子的情況一樣了，前面我們說了，在核力面前質子和中子是同一種粒子的不同表現形式，區別是電荷不同，所以我們用同位旋的取向來區分質子和中子。

同樣的情況，現在Σ+、Σ0、Σ-它們的質量相近，我們也可以認為它們是同一種粒子的不同表現形式，區別是電荷不同，所以我們也可以用同位旋的不同取向來區分它們，因此我們說它們的同位旋為1，在同位旋空間的I3分量上有三個投影+1、0和-1，分別代表了Σ+、Σ0、Σ-。也就是同一種粒子，在同位旋空間中有三個不同取向，這三種不同取向就代表了三種電荷狀態，因此就有了Σ+、Σ0、Σ-。

Ξ0 、 Ξ-的情況跟質子和中子是一摸一樣的，同位旋是1/2，有兩種取向+1/2和-1/2，Λ只有一種電荷狀態，所以它的同位旋是0，沒有取向之分。

K+、K0、反K0和K-，這是四個介子，自旋是0，沒有重子數，其中K+和K-，K0和反K0互為反粒子，所以K+、K0就構成一組電荷多重態，它們的情況跟中子和質子一樣，同位旋也是1/2，投影有兩個取向為+1/2和-1/2。它們的反粒子反K0和K-也一樣是+1/2和-1/2。

現在說完了它們的重子數和同位旋，也知道了它們的電荷數，我們就可以定義這些奇異粒子的奇異數了。

蓋爾曼發現，以前我們知道的中子和質子這兩個重子，以及三個π介子（π+、π0和π-）它們的電荷數、同位旋第三分量上的取值、以及重子數之間滿足這樣的關係：2（Q-I3）-B=0，但是新發現的這些奇異粒子，它們的電荷、同位旋第三分量上的取值I3和重子數之間不滿足這樣的關係。

所以蓋爾曼就把這些奇異粒子的奇異數定義為了：S=2（Q-I3）-B，順便人們還在奇異數的基礎上定義了另外一個量子數叫超超荷，記為Y，也就是Y=S+B。

知道了定義的方式，我們就能算出這些新粒子的奇異數和超荷了，比如說Λ粒子，他的電荷數Q是0，I3是0，重子數B是1，所以算下來的奇異數S就是-1，超荷Y就是0，就是這樣定義奇異數的。

現在我們看到就是新發現的奇異粒子的量子數，這些量子數是揭開強子內部結構的關鍵所在，有了這些量子數我們就能根據它們湊出一些基本粒子，去組成這些強子。

當然也能夠猜出這些基本粒子所攜帶一些量子數，好那今天的內容就到這裡，下節課我們繼續說強子的發現，上面那些粒子都只是很小的一部分。