ω介子

ω介子是一种几乎只由u夸克-反u夸克对和d夸克-反d夸克对的叠加态组成的介子。它是矢量介子（英语：Vector meson）九重态的一部分，与π介子和ρ介子一起介导核力^[4][5]。

提示：此条目的主题不是Ω粒子。

ω介子

组成	${\textstyle \approx {\frac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}}$
系	玻色子
基本相互作用	强相互作用 弱相互作用 电磁相互作用 重力相互作用
符号	ω
反粒子	自己
理论	南部阳一郎[1]（1957）
发现	劳伦斯伯克利国家实验室[2][3]（1961）
类型	1
质量	7002782660000000000♠782.66±0.13 MeV/c2
平均寿命	6977758000000000000♠(7.58±0.11)×10−23 s
衰变粒子	π+ + π0 + π− or π0 + γ
电荷	0 e
自旋	1
同位旋	0
超荷	0
宇称	−1
C宇称	−1

历史

为解释质子和中子的电磁形状因子，南部阳一郎曾于1957年预测过一种同位旋为0、总角动量量子数为1、宇称为负的质量较重的中性介子的存在^[1]。这一理论得到了樱井纯于1960年发布的矢量介子（英语：Vector meson）理论支持^[6]。同年，杰弗里·丘通过动力学分析，认为这种矢量介子应该以3个π介子的共振态或束缚态的形式存在^[7]。

1960年以前，ω介子曾被短暂称为B⁰介子。一些研究组通过利用高能光子束照射静止的质子靶的方法以试图生成ω介子，然而未能成功。甚至，当时的研究组认为ω介子的质量应当比3个π介子的总质量小，这与之后的观测事实不符^[8]。1961年，劳伦斯伯克利国家实验室的研究组通过质子-反质子对的碰撞成功观测到了ω介子的生成，其主要的反应式为^[2]：

${\displaystyle p+{\bar {p}}\rightarrow \pi ^{+}+\pi ^{-}+\omega }$

基于他们的观测，ω介子的质量约为787 MeV/c²，较3个π介子的总质量要大得多。此外，他们还测出ω介子的寿命大于4×10^-23 s^[2]。这些结果均与之后的观测结果大致一致。根据粒子数据组（英语：Particle Data Group）于2022年的总结，ω介子的质量为782.66±0.13 MeV/c^2[9]。

性质

ω介子最常见的衰变模式为
π+

π0

π−
，比率为89.2±0.7%。次要的衰变模式为
π0

γ
，比率为8.34±0.26%^[9]。

粒子名称	粒子 符号	反粒子 符号	夸克 组成	静止质量 (MeV/c2)	IG（英语：G-parity）	JPC	S	C	B'	平均寿命 (s)	主要衰变模式 （比率>5%）
ω介子[9]	ω (782)	自己	${\textstyle \approx {\frac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}}$	782.66 ± 0.13	0−	1−−	0	0	0	6977758000000000000♠(7.58±0.11)×10−23	π+ + π0 + π−  或 π0 + γ

ω介子的夸克组成可以看作是
u

u
、
d

d
和
s

s
态的混合，但它几乎是一个纯粹的对称
u

u
-
d

d
态。这可以通过将ω介子的波函数分解为其组成部分来证明。具体而言，ω介子和φ介子是SU(3)波函数的混合态^[10]：

${\displaystyle \omega =\psi _{8}\sin \theta +\psi _{1}\cos \theta }$,

${\displaystyle \phi =\psi _{8}\cos \theta -\psi _{1}\sin \theta }$,

其中，

${\displaystyle \theta }$为混合角；

${\displaystyle \psi _{1}={\frac {u{\overline {u}}+d{\overline {d}}+s{\overline {s}}}{\sqrt {3}}}}$；

${\displaystyle \psi _{8}={\frac {u{\overline {u}}+d{\overline {d}}-2s{\overline {s}}}{\sqrt {6}}}}$。

由于上述混合角为${\textstyle \arctan {\frac {1}{\sqrt {2}}}\approx 35.3^{\circ }}$，与通过质量计算得出的实际值相对应，因此ω介子几乎是纯粹的对称
u

u
-
d

d
态。

参见

• 介子列表
• 夸克模型
• 矢量介子（英语：Vector meson）