GIM機制

在粒子物理中，GIM 機制（或格拉肖–李爾普羅斯–梅安尼機制）是一種壓低FCNC過程（味改變的中性流過程）的機制。它是由謝爾登·格拉肖, 李爾普羅斯和盧西恩·梅安尼於1970年提出的。

基本介紹

• 中文名：GIM機制
• 性質：一種壓低FCNC過程的機制
• 領域：加速器

簡介

GIM機制引入了第四個夸克——粲夸克，由此產生了新的振幅從而使FCNC過程的總振幅在樹圖水平上為零。它所引入的粲夸克在1974年由丁肇中和伯頓·里克特分別獨立發現，由此證實了GIM機制。

粒子物理

粒子物理學是研究組成物質和射線的基本粒子以及它們之間相互作用的一個物理學分支。由於許多基本粒子在大自然的一般條件下不存在或不單獨出現，物理學家只有使用粒子加速器在高能相撞的條件下才能生產和研究它們，因此粒子物理學也被稱為高能物理學。

現代粒子物理學的研究集中在亞原子粒子上。這些粒子的結構比原子要小，其中包括原子的組成部分如電子、質子和中子（質子和中子本身又是由夸克所組成的粒子）和放射和散射所造成的粒子如光子、中微子和μ子，以及許多其它奇特的粒子。

嚴格地說“粒子”這個稱呼不精確，粒子物理學中研究的所有的物體都遵守量子力學的規則，它們都顯示波粒二象性，根據不同的實驗條件它們顯示粒子的特性或波的特性。在物理理論中，它們既非粒子也非波，理論學家用希爾伯特空間中的狀態矢量來描寫它們，詳細的理論基礎為量子場論。但按照粒子物理學的常規在這篇文章中這些物體依然被稱為“粒子”，雖然這些粒子也具有波的特性。

今天所知的所有基本粒子都可以用一個叫做粒子物理標準模型的量子場論來描寫。標準模型是目前粒子物理學中最好的理論，它包含37種基本粒子，這些基本粒子相互結合可以形成更加複雜的粒子。從1960年代以來實驗物理學家已經發現和觀察到了上百種複合粒子了。標準模型理論幾乎與至今為止觀察到的所有的實驗數據相符合。雖然如此大多數粒子物理學家相信它依然是一個不完善的理論，一個更加基本的理論還有待發現。最近發現的中微子靜質量不為零是第一個與標準模型出現偏差的實驗觀測。

夸克

夸克（英語：quark，又譯“層子”或“虧子”）是一種基本粒子，也是構成物質的基本單元。夸克互相結合，形成一種複合粒子，叫強子，強子中最穩定的是質子和中子，它們是構成原子核的單元。由於一種叫“夸克禁閉”的現象，夸克不能夠直接被觀測到，或是被分離出來；只能夠在強子裡面找到夸克。因為這個原因，人類對夸克的所知大都是來自對強子的觀測。

夸克有六種“味”，分別是上、下、粲、奇、底及頂。上及下夸克的質量是所有夸克中最低的。較重的夸克會通過一個叫粒子衰變的過程，來迅速地變成上或下夸克。粒子衰變是一個從高質量態變成低質量態的過程。就是因為這個原因，上及下夸克一般來說很穩定，所以它們在宇宙中很常見，而奇、粲、頂及底則只能經由高能粒子的碰撞產生（例如宇宙射線及粒子加速器）。

夸克有著多種不同的內在特性，包括電荷、色荷、自旋及質量等。在標準模型中，夸克是唯一一種能經受全部四種基本相互作用的基本粒子，基本相互作用有時會被稱為“基本力”（電磁相互作用力、萬有引力、強相互作用力及弱相互作用力）。夸克同時是現時已知唯一一種基本電荷非整數的粒子。夸克每一種味都有一種對應的反粒子，叫反夸克，它跟夸克的不同之處，只在於它的一些特性跟夸克大小一樣但正負不同。

夸克模型分別由默里·蓋爾曼與喬治·茨威格於1964年獨立地提出。引入夸克這一概念，是為了能更好地整理各種強子，而當時並沒有什麼能證實夸克存在的物理證據，直到1968年SLAC開發出深度非彈性散射實驗為止。夸克的六種味已經全部被加速器實驗所觀測到；而於1995年在費米實驗室被觀測到的頂夸克，是最後發現的一種。

粲夸克

粲夸克（Charm quark）屬於基本粒子標準模型中的六類夸克（上夸克、下夸克、奇夸克、粲夸克、頂夸克、底夸克）之一，符號為c。其反粒子稱為反粲夸克。

粲夸克在夸克里第三重，質量為1.25GeV左右（比質子稍微重一點），電荷為（2/3）e，自旋1/2。粲夸克是由在1970年由謝爾登·格拉肖和李爾普羅斯和盧西恩·梅安尼預測，而粲夸克和它的反粒子可以構成J/ψ介子，J/ψ介子在1974年由布魯克海文國家實驗室的丁肇中和斯坦福線形加速器中心的伯頓·里克特分別獨立發現的。這在粒子物理歷史上稱為“十一月革命”。