ω介子

ω介子是一種幾乎只由上夸克-反上夸克對和下夸克-反下夸克對的疊加態組成的介子。它是向量介子（英語：Vector meson）九重態的一部分，與π介子和ρ介子一起介導核力^[4][5]。

提示：此條目的主題不是Ω粒子。

ω介子

組成	${\textstyle \approx {\frac {u{\bar {u}}+d{\bar {d}}}{\sqrt {2}}}}$
系	玻色子
基本交互作用	強交互作用 弱交互作用 電磁交互作用 重力交互作用
符號	ω
反粒子	自己
理論	南部陽一郎[1]（1957）
發現	勞倫斯伯克利國家實驗室[2][3]（1961）
類型	1
質量	7002782660000000000♠782.66±0.13 MeV/c2
平均壽命	6977758000000000000♠(7.58±0.11)×10−23 s
衰變粒子	π+ + π0 + π− or π0 + γ
電荷	0 e
自旋	1
同位旋	0
超荷	0
宇稱	−1
C宇稱	−1

歷史

為解釋質子和中子的電磁形狀因子，南部陽一郎曾於1957年預測過一種同位旋為0、總角動量量子數為1、宇稱為負的質量較重的中性介子的存在^[1]。這一理論得到了櫻井純於1960年發布的向量介子（英語：Vector meson）理論支持^[6]。同年，傑弗里·丘通過動力學分析，認為這種向量介子應該以3個π介子的共振態或束縛態的形式存在^[7]。

1960年以前，ω介子曾被短暫稱為B⁰介子。一些研究組通過利用高能光子束照射靜止的質子靶的方法以試圖生成ω介子，然而未能成功。甚至，當時的研究組認為ω介子的質量應當比3個π介子的總質量小，這與之後的觀測事實不符^[8]。1961年，勞倫斯伯克利國家實驗室的研究組通過質子-反質子對的碰撞成功觀測到了ω介子的生成，其主要的反應式為^[2]：

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

基於他們的觀測，ω介子的質量約為787 MeV/c²，較3個π介子的總質量要大得多。此外，他們還測出ω介子的壽命大於4×10^-23 s^[2]。這些結果均與之後的觀測結果大致一致。根據粒子數據組（英語：Particle Data Group）於2022年的總結，ω介子的質量為782.66±0.13 MeV/c^2[9]。

性質

ω介子最常見的衰變模式為
π+

π0

π−
，比率為89.2±0.7%。次要的衰變模式為
π0

γ
，比率為8.34±0.26%^[9]。

粒子名稱	粒子 符號	反粒子 符號	夸克 組成	靜止質量 (MeV/c2)	IG（英語：G-parity）	JPC	S	C	B'	平均壽命 (s)	主要衰變模式 （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介子的夸克組成可以看作是
u

u
、
d

d
和
s

s
態的混合，但它幾乎是一個純粹的對稱
u

u
-
d

d
態。這可以通過將ω介子的波函數分解為其組成部分來證明。具體而言，ω介子和φ介子是SU(3)波函數的混合態^[10]：

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

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

其中，

${\displaystyle \theta }$為混合角；

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

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

由於上述混合角為${\textstyle \arctan {\frac {1}{\sqrt {2}}}\approx 35.3^{\circ }}$，與通過質量計算得出的實際值相對應，因此ω介子幾乎是純粹的對稱
u

u
-
d

d
態。

參見

• 介子列表
• 夸克模型
• 向量介子（英語：Vector meson）