[科普中国]-反核子

介绍

一切粒子均有其相应的反粒子，如电子e-的反粒子是正电子e+，质子p的反粒子是反质子，中子n的反粒子是反中子，1959年王淦昌领导的小 组发现的反西格码负超子是Σ-的反粒子。有些粒子的反粒子就是它自己。如γ光子、π0介子和η介子。一些中性玻色子如光子、π0介子等，其反粒子就是它们自己。

反核子包括反质子和反中子。中子的反粒子，反中子是1956年发现的。它的磁矩对于其自旋是反号的。反中子与核子相碰可湮没为π介子。反质子为质量及自旋与质子相同，但电荷及磁矩则与质子相反，带有与电子相同的负电荷。寿命也与质子相当。一个反质子是由两个上反夸克及一个下反夸克所组成。虽然反质子本身是稳定的，但由于反质子与质子接触会发生湮灭的现象，并且转化为能量。

湮灭跟正电子一样，反核子一旦被产生出来，就可以跟核子湮灭为纯能量，这个现象最早于1956年被观测到。 但正反核子的湮灭较正反电子湮灭有一个显著的不同之处，正反电子的湮灭e+e−→γ产物主要是光子，而正反核子的湮灭的能量量级(mb+ m¯b∼2Ge V)， 要远大于正反电子。只要湮灭的可用能量相空间够大，可以出现任何量子数(尤其是重子数)守恒的末态产物，因此正反核子湮灭的末态产物十分多样化。1

20世纪60年代到70年代间，Brookhaven与CERN的实验家们开展了大量针对正反核子湮灭的研究，得到了大量静止湮灭及飞行(in Flight)散射(湮灭)的实验数据。对实验数据显示： 靶粒子存在一个临界半径R，在入射波达到临界半径r

通过整理与拟合静止与飞行湮灭(散射)的实验数据，可以得到正反核子反应的总截面σ随动量plab(与可用能量相空间关系密切)增大而减小，而且在动量较小的区域内对动量变化较为敏感， 但随着动量的增大，总截面对动量的依赖程度逐渐趋于稳定。在入射动量值较小的区域，湮灭道与弹性散射道是主要的组分，其中湮灭道占据支配地位；在入射动量较大的区域， 制造(Production)也就是非弹性散射道的比重是最大的；而电荷交换道与奇异重子道对总截面的贡献无论是在高能区还是低能区都很小。可以想象，对于深度束缚下的正反核子反应， 湮灭道的比重可能会更大。1