味 (粒子物理學)...
基本物理概念標準模型量子色動力學守恒定律
粒子物理學基本粒子量子數量子色動力學電弱理論中微子振盪正交行列式么正矩陣SU(2)李群強子夸克模型輕子輕子數弱同位旋電子μ子τ子中微子代弱超荷左手性標準模型規範可以變成另一個味龐蒂科夫-牧-中川-坂田矩陣夸克重子數代哈密頓算符本徵態W及Z玻色子費米子本徵態量子態CKM矩陣CP破壞反粒子強子價夸克夸克模型強子夸克量子色動力學同位旋手徵對稱螺旋性淨夸克質量手徵凝聚物自發破壞價夸克質量截断能标手徵味對稱QCD手徵微擾理論手徵模型夸克模型手徵凝聚物其他QCD相電弱相互作用強相互作用
| 粒子物理學中的味 |
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味混合 |
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在粒子物理學中，味或風味（英文︰Flavour）是基本粒子的一種量子數。在量子色動力學中，味是一種總體對稱。另一方面，在電弱理論中，這種對稱被打破，因此存在味變過程，例如夸克衰變或中微子振盪。
目录
1 概述
2 味量子數
2.1 輕子
2.2 夸克
2.3 反粒子及強子
3 量子色動力學
3.1 QCD的對稱
4 守恆定律
5 另見
6 參考資料
7 外部連結
概述
如果有兩種以上的粒子擁有相同的相互作用，那麼它們可以在不影響物理的情況下互相交換。只要兩者成正交或互相垂直，這兩種粒的任何（複數）線性組合，都會有着相同的物理。換句話說，該理論擁有對稱變換，例如M(ud){displaystyle Mleft({u atop d}right)}，其中u及d是兩種場，而M則是任何行列式為1的2 × 2么正矩陣。這樣的矩陣組成一種叫SU(2)的李群。這是味對稱的一個例子。
“味”這個詞最早在1968年所創，用於強子的夸克模型。
味量子數
輕子
所有輕子都帶有輕子數L = 1。另外，輕子同時帶有弱同位旋T3，三種帶電荷輕子（即電子、μ子和τ子）的弱同位旋為−1⁄2，而它們的中微子則為+1⁄2。每一個由帶電輕子及中性輕子（兩者有着相反的弱同位旋）組成的雙重態，組成輕子的一代。另外，有一種量子數叫弱超荷，YW，所有左手性輕子的弱超荷皆為−1[1]。弱同位旋與弱超荷在標準模型中都是規範的。
輕子共有六種“味”量子數：電子數、μ子數、τ子數及三種中微子的對應數。它們在電磁相互作用中守恆，但在弱相互作用中則被破壞。因此，這些“味”量子數並沒有甚麼大用途。每一代一個量子數反而更有用，電數（電子與電中微子的值為+1）、μ數（μ子與μ子中微子的值為+1）及τ數（τ子與τ子中微子的值為+1）。然而，這些數還是不會絕對守恆，因為不同代的中微子會混合；也就是說，一個味的中微子可以變成另一個味。這種混合的強度由一個矩陣所定，叫龐蒂科夫-牧-中川-坂田矩陣（PMNS矩陣）。
夸克
所有夸克都帶有重子數B = 1⁄3。它們還帶有弱同位旋T3 = ±1⁄2。T3為正的夸克（上、魅及頂）叫“上型夸克”，T3為負的（下、奇及底）叫“下型夸克”。每個有上型及下型夸克的雙重態，都各自組成夸克的一個代。
夸克擁有以下的味量子數：
同位旋，上夸克的值為I3 = 1⁄2，而下夸克的值則為I3 = −1⁄2。
奇異數（S）：由默里·蓋爾曼所引進的一個量子數。奇夸克的奇異數被定義為-1。
魅數（C），魅夸克的魅數值為+1。
底數（B′），底夸克的底數值為−1。
頂數（T），頂夸克的頂數值為+1。
因為它們在電磁及強相互作用中都守恆（但不是在弱相互作用中），所以它們是有用的量子數。可以從它們中建立新的導出量子數：
超荷（Y）：Y = B + S + C + B′ + T
電荷: Q = I3 + 1⁄2Y（見蓋爾曼-西島關係）
某一種味的夸克是哈密頓算符弱相互作用部份的本徵態：它會跟W及Z玻色子有一種固定的相互作用方式。另一方面，一固定質量的費米子（哈密頓算符的強相互作用及動能部份的本徵態），一般是多種味的疊加態。因此，在量子態自由傳播時，其內含的夸克可能會轉變。夸克這種從味態變成質量態的轉變，數學上由卡比博-小林-益川矩陣（CKM矩陣）所描述。這個矩陣與中微子的PMNS矩陣有異曲同工之處，它定義了夸克在弱相互作用下味變間的強度。
在有最少三代的時候，CKM矩陣就能夠描述CP破壞。
反粒子及強子
味量子數是可相加的。因此反粒子的味與對應粒子的大小相同，但正負相反。強子從它們的價夸克l中得到味量子數：這是夸克模型的分類基本。超荷、電荷及其他味量子數對於強子也成立，對夸克也是。
量子色動力學
- 味對稱跟手徵對稱有着密切的關係。建議把以下這節跟手徵性一同閱讀。
量子色動力學（QCD）中夸克有六種味。然而，它們的質量不一。因此，嚴格來說它們不能被互相交換。上及下夸克的質量很接近，幾乎一樣，因此二夸克理論擁有大概的SU(2)對稱（同位旋對稱）。在某些情況下，可以把Nf種夸克視為相同質量，然後得到有效的SU(Nf)味對稱。
在某些情況下，夸克的質量可以被完全忽略。在這個情形下，每一種夸克味都有一種手徵對稱。這時可以把每個夸克場的味變換，分成左手性和右手性兩部份。那麼味群就是手性群SUL(Nf) × SUR(Nf)。
如果所有夸克的質量都一樣，那麼手徵對稱就會被破壞成“對角味群”的“向量對稱”，它會對夸克的兩種螺旋性作出一樣的變換。這樣的一種對稱縮化叫“明確對稱性破缺”。明確對稱性破缺的量，是由QCD中的淨夸克質量所控制的。
即使夸克沒有質量，如果真空內有手徵凝聚物（跟低能量QCD時一樣），手徵味對稱也會被自發破壞。因此造成夸克的有效質量，一般在QCD中叫價夸克質量。
QCD的對稱
實驗分析指出，較輕的夸克味的現時質量，比起QCD的截断能标ΛQCD要小得多，因此對於上、下及奇夸克，手徵味對稱與QCD是近似的。手徵微擾理論的成功，以及相對簡單的手徵模型，都是利用上述這一點。從夸克模型所得出的價夸克質量，比現時的夸克質量要大得多。由此可見，手徵凝聚物形成時，QCD會產生自發手徵對稱破缺。其他QCD相可能會以其他方式破壞手徵味對稱。
守恆定律
絕對守恆的味量子數有：
電荷（Q）
弱同位旋（I3）
重子數（B）
輕子數（L）
在一些理論中，如果子（B-L）守恆的話，重子數及輕子數的守恆能被個別破壞。其他味量子數守恆都被電弱相互作用作破壞。強相互作用中味守恆。
另見
弱相互作用、CKM矩陣及CP破壞
量子色動力學、強CP問題及手徵性
夸克、輕子及強子
參考資料
^ S. Raby, R. Slanky. Neutrino Masses: How to add them to the Standard Model (PDF). Los Alamos Science. 1997, (25): 64. （原始内容 (PDF)存档于2011-08-31）.
D.J. Griffiths. Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. 1987. ISBN 0-471-60386-4.
外部連結
- 粒子數據小組
