重子列表

重子由三個夸克組成,相較之下介子則是由夸克-反夸克對所組成。[1]:1232重子與介子都屬於强子,意即單純由夸克或同時由夸克和反夸克所組成的粒子。重子的英文名稱「」是來自希腊语中的「」,意為「重的」,因為在命名當時,重子具有比其他物質粒子還要大的質量被認為是其特性之一。

質子是著名的重子之一,具有二個上夸克(u)和一個下夸克(d)

直到近幾年,部分實驗證實了五夸克態粒子的存在,亦即由四個夸克與一個反夸克所組成的重子[2][3]。2015年7月13日,歐洲核子研究組織的LHCb團隊宣布,在底Λ粒子衰變模式中找到了與五夸克態吻合的結果[4]。

因為重子是由夸克所組成的,它們也會參與强相互作用。相對而言,不是由夸克所組成的輕子就不會參與强相互作用了。著名的重子包含質子和中子,它們組成了宇宙中大多數的可見物质,然而另一個主要組成原子的粒子,也就是电子,則屬於輕子。每個重子都有各自相對應的反粒子,稱為反重子,其中,夸克被替換成了對應的反夸克。例如,一個質子是由兩個上夸克與一個下夸克所組成,而其對應的反粒子,亦即反質子,則是由兩個反上夸克與一個反下夸克所組成。

重子列表

本列表列出了所有已知與被預測的重子,其角動量為J = 1/2 及 J = 3/2,並有著正的宇稱值[5]。

  • 只含有一種夸克的重子(例如 uuu 和 ddd)可以存在J = 3/2 的組態,而J = 1/2 是泡利不相容原理所不允許的。
  • 含有二種夸克的重子(例如 uud 和 uus)可以存在J = 1/2 及 J = 3/2 的組態。
  • 含有三種夸克的重子(例如 uds 和 udc)可以存在J = 1/2 及 J = 3/2 的組態。這類型的重子可以具有二種J = 1/2的組態。

在本列表中的符號有:I(同位旋)、J(總角動量量子數)、P(宇稱,表示座標系鏡像變換時特徵值的奇偶性)、u(上夸克)、d(下夸克)、s(奇夸克)、c(粲夸克)、b(底夸克)、Q(電荷)、B(重子数)、 S(奇异数)、C(粲数)、B′(底數)以及多種次原子粒子。

本列表並未列出反重子。然而,它們只是將所有夸克換成對應的反夸克,並將Q、B、S、C、B′ 等數值變號。在本表格中,有著†記號的粒子表示該粒子被标准模型所預測,但尚未被觀測到。橙色的數值表示實驗上尚未被完全確定,但其實驗結果與夸克模型之預測吻合[6][7]。

JP = 1/2+ 重子

JP = 1/2+ 重子
粒子名稱 符號 夸克組成 靜止質量 (MeV/c2) I J P Q (e) S C B' 平均生命期 (秒) 通常衰變至
核子/質子[8]
p
/
p+
/
N+

u

u

d
938.272046(21)[a] 1/2 1/2+ +1 0 0 0 穩定[b] 未被觀測
核子/中子[9]
n
/
n0
/
N0

u

d

d
939.565379(21)[a] 1/2 1/2+ 0 0 0 0 (8.800±0.009)×10+2[c]
p+
+
e−
+
ν
e
Λ粒子[10]
Λ0

u

d

s
1115.683±0.006 0 1/2+ 0 −1 0 0 (2.632±0.020)×10−10
p+
+
π−
或


n0
+
π0
粲Λ[11]
Λ+
c

u

d

c
2286.46±0.14 0 1/2+ +1 0 +1 0 (2.00±0.06)×10−13 參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-lambdac-plus.pdf (页面存档备份,存于)
底Λ[12]
Λ0
b

u

d

b
5619.4±0.6 0 1/2+ 0 0 0 −1 (1.429±0.024)×10−12 參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-lambdab-zero.pdf (页面存档备份,存于)
Σ粒子[13]
Σ+

u

u

s
1189.37±0.07 1 1/2+ +1 −1 0 0 (8.018±0.026)×10−11
p+
+
π0
或


n0
+
π+

Σ粒子[14]
Σ0

u

d

s
1192.642±0.024 1 1/2+ 0 −1 0 0 (7.4±0.7)×10−20
Λ0
+
γ
Σ粒子[15]
Σ−

d

d

s
1197.449±0.030 1 1/2+ −1 −1 0 0 (1.479±0.011)×10−10
n0
+
π−
粲Σ[16]
Σ++
c

u

u

c
2453.98±0.16 1 1/2+ +2 0 +1 0 (2.91±0.32)×10−22[d]
Λ+
c
+
π+
粲Σ[16]
Σ+
c

u

d

c
2452.9±0.4 1 1/2+ +1 0 +1 0 >1.43×10−22[d]
Λ+
c
+
π0
粲Σ[16]
Σ0
c

d

d

c
2453.74±0.16 1 1/2+ 0 0 +1 0 (3.05±0.37)×10−22[d]
Λ+
c
+
π−
底Σ[17]
Σ+
b

u

u

b
5811.3+0.9
−0.8
 ± 1.7
1 1/2+ +1 0 0 −1 6.8+2.7
−3.5
×10−23
[d]

Λ0
b
+
π+
底Σ†
Σ0
b

u

d

b
未知 1 1/2+ 0 0 0 −1 未知 未知
底Σ[17]
Σ−
b

d

d

b
5815.5+0.6
−0.5
 ± 1.7
1 1/2+ −1 0 0 −1 1.34+0.87
−1.15
×10−22
[d]

Λ0
b
+
π−
Ξ粒子[18]
Ξ0

u

s

s
1314.86±0.20 1/2 1/2+ 0 −2 0 0 (2.90±0.09)×10−10
Λ0
+
π0
Ξ粒子[19]
Ξ−

d

s

s
1321.71±0.07 1/2 1/2+ −1 −2 0 0 (1.639±0.015)×10−10
Λ0
+
π−
粲Ξ[20]
Ξ+
c

u

s

c
2467.8+0.4
−0.6
1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 (4.42±0.26)×10−13 參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-xic-plus.pdf (页面存档备份,存于)
粲Ξ[21]
Ξ0
c

d

s

c
2470.88+0.34
−0.80
1/2 1/2+ 0 −1 +1 0 1.12+0.13
−0.10
×10−13
參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-xic-zero.pdf (页面存档备份,存于)
粲Ξ'[22]
Ξ′+
c

u

s

c
2575.6±3.1 1/2 1/2+ +1 −1 +1 0 未知
Ξ+
c
+
γ
(已被觀測)
粲Ξ'[23]
Ξ′0
c

d

s

c
2577.9±2.9 1/2 1/2+ 0 −1 +1 0 未知
Ξ0
c
+
γ
(已被觀測)
雙粲Ξ[e]†
Ξ++
cc

u

c

c
未知 1/2 1/2+ +2 0 +2 0 未知 未知
雙粲Ξ[e][24]
Ξ+
cc

d

c

c
3518.9±0.9[e] 1/2 1/2+ +1 0 +2 0 <3.3×10−14[e]
Λ+
c
+
K−
+
π+
[e]或

p+
+
D+
+
K−
[e]
底Ξ[25]
(又稱級聯B)

Ξ0
b

u

s

b
5787.8±5.0 ± 1.3 1/2 1/2+ 0 −1 0 −1 未知 參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-xib-zero-xib-minus.pdf (页面存档备份,存于)
底Ξ[25]
(又稱級聯B)

Ξ−
b

d

s

b
5791.1±2.2 1/2 1/2+ −1 −1 0 −1 (1.56+0.27
−0.25
 ± 0.02)×10-12
參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-xib-zero-xib-minus.pdf (页面存档备份,存于)
底Ξ'†
Ξ′0
b

u

s

b
未知 1/2 1/2+ 0 −1 0 −1 未知 未知
底Ξ'†
Ξ′−
b

d

s

b
未知 1/2 1/2+ −1 −1 0 −1 未知 未知
雙底Ξ†
Ξ0
bb

u

b

b
未知 1/2 1/2+ 0 0 0 −2 未知 未知
雙底Ξ†
Ξ−
bb

d

b

b
未知 1/2 1/2+ −1 0 0 −2 未知 未知
粲底Ξ†
Ξ+
cb

u

c

b
未知 1/2 1/2+ +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ†
Ξ0
cb

d

c

b
未知 1/2 1/2+ 0 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ'†
Ξ′+
cb

u

c

b
未知 1/2 1/2+ +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ'†
Ξ′0
cb

d

c

b
未知 1/2 1/2+ 0 0 +1 −1 未知 未知
粲Ω[26]
Ω0
c

s

s

c
2695.2±1.7 0 1/2+ 0 −2 +1 0 (6.9±1.2)×10−14 參見http://pdg.lbl.gov/2013/listings/rpp2013-list-omegac-zero.pdf (页面存档备份,存于)
底Ω[27]
Ω−
b

s

s

b
6071±40 0 1/2+ −1 −2 0 −1 (1.13+0.55
−0.42
 ± 0.02)×10-12
(
Ω−
+
J/ψ
已被觀測到)
雙粲Ω†
Ω+
cc

s

c

c
未知 0 1/2+ +1 −1 +2 0 未知 未知
粲底Ω†
Ω0
cb

s

c

b
未知 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 未知 未知
粲底Ω'†
Ω′0
cb

s

c

b
未知 0 1/2+ 0 −1 +1 −1 未知 未知
雙底Ω†
Ω−
bb

s

b

b
未知 0 1/2+ −1 −1 0 −2 未知 未知
雙粲底Ω†
Ω+
ccb

c

c

b
未知 0 1/2+ +1 0 +2 −1 未知 未知
粲雙底Ω†
Ω0
cbb

c

b

b
未知 0 1/2+ 0 0 +1 −2 未知 未知

†^ 未被觀測到的粒子。
[a] ^ 質子與中子的質量以原子质量单位表示比以MeV/c2表示具有更高的精確度,因為人們對基本电荷值的量測仍不是很精確。當以原子质量单位表示時,質子的質量為1.007276466812(90) u、中子的質量則是1.00866491600(43) u。
[b] ^ 至少1035 年,參見質子衰變。
[c] ^ 對於自由中子而言。在一般的原子核中,中子是穩定的。
[d] ^ 此處根據粒子數據組(PDG)所給出的共振寬度(Γ)值,使用生命期 τ = ħ/Γ 轉換求得。
[e] ^ 該數據有部份爭議[24]。

JP = 3/2+ 重子

JP = 3/2+ 重子
粒子名稱 符號 夸克組成 靜止質量 (MeV/c2) I J P Q (e) S C B' 平均生命期 (秒) 通常衰變至
Δ粒子[28]
Δ++
(1232)

u

u

u
1232±2 3/2 3/2+ +2 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h]
p+
+
π+
Δ粒子[28]
Δ+
(1232)

u

u

d
1232±2 3/2 3/2+ +1 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h]
π+
+
n0
或


π0
+
p+

Δ粒子[28]
Δ0
(1232)

u

d

d
1232±2 3/2 3/2+ 0 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h]
π0
+
n0
或


π−
+
p+

Δ粒子[28]
Δ−
(1232)

d

d

d
1232±2 3/2 3/2+ −1 0 0 0 (5.63±0.14)×10−24[h]
π−
+
n0
Σ粒子[29]
Σ∗+
(1385)

u

u

s
1382.8±0.4 1 3/2+ +1 −1 0 0 (1.839±0.0041)×10−23[h]
Λ0
+
π+
或


Σ+
+
π0
或


Σ0
+
π+

Σ粒子[29]
Σ∗0
(1385)

u

d

s
1383.7±1.0 1 3/2+ 0 −1 0 0 (1.83±0.25)×10−23[h]
Λ0
+
π0
或


Σ+
+
π−
或


Σ0
+
π0

Σ粒子[29]
Σ∗−
(1385)

d

d

s
1387.2±0.5 1 3/2+ −1 −1 0 0 (1.671±0.089)×10−23[h]
Λ0
+
π−
或


Σ0
+
π−
或


Σ−
+
π0

粲Σ[30]
Σ∗++
c
(2520)

u

u

c
2517.9±0.6 1 3/2 + +2 0 +1 0 (4.42±0.44)×10−23[h]
Λ+
c
+
π+
粲Σ[30]
Σ∗+
c
(2520)

u

d

c
2517.5±2.3 1 3/2 + +1 0 +1 0 >3.87×10−23[h]
Λ+
c
+
π0
粲Σ[30]
Σ∗0
c
(2520)

d

d

c
2518.8±0.6 1 3/2 + 0 0 +1 0 (4.54±0.47)×10−23[h]
Λ+
c
+
π−
底Σ[31]
Σ∗+
b

u

u

b
5832.1±0.7 +1.7
−1.8
1 3/2 + +1 0 0 −1 (5.7±1.8)×10−23[h]
Λ0
b
+
π+
底Σ[e]
Σ∗0
b

u

d

b
未知 1 3/2 + 0 0 0 −1 未知 未知
底Σ[31]
Σ∗−
b

d

d

b
5835.1±0.6 +1.7
−1.8
1 3/2 + −1 0 0 −1 8.8+3.7
−3.6
×10−23
[h]

Λ0
b
+
π−
Ξ粒子[32]
Ξ∗0
(1530)

u

s

s
1531.80±0.32 1/2 3/2+ 0 −2 0 0 (7.23±0.40)×10−23[h]
Ξ0
+
π0
或


Ξ−
+
π+

Ξ粒子[32]
Ξ∗−
(1530)

d

s

s
1535.0±0.6 1/2 3/2+ −1 −2 0 0 6.6+1.3
−1.1
×10−23
[h]

Ξ0
+
π−
或


Ξ−
+
π0

粲Ξ[33]
Ξ∗+
c
(2645)

u

s

c
2645.9+0.5
−0.6
1/2 3/2 + +1 −1 +1 0 >2.1×10−22[h]
Ξ+
c
+
π0
(已被觀測)
粲Ξ[33]
Ξ∗0
c
(2645)

d

s

c
2645.9±0.5 1/2 3/2 + 0 −1 +1 0 >1.2×10−22[h]
Ξ+
c
+
π−
(已被觀測)
雙粲Ξ†
Ξ∗++
cc

u

c

c
未知 1/2 3/2 + +2 0 +2 0 未知 未知
雙粲Ξ†
Ξ∗+
cc

d

c

c
未知 1/2 3/2 + +1 0 +2 0 未知 未知
底Ξ[34]
Ξ∗0
b

u

s

b
5945.5±0.8±2.2 1/2 3/2 + 0 −1 0 −1 (3.1±2.5)×10−22[h]
Ξ−
b
+
π+
(已被觀測)
底Ξ†
Ξ∗−
b

d

s

b
未知 1/2 3/2 + −1 −1 0 −1 未知 未知
雙底Ξ†
Ξ∗0
bb

u

b

b
未知 1/2 3/2 + 0 0 0 −2 未知 未知
雙底Ξ†
Ξ∗−
bb

d

b

b
未知 1/2 3/2 + −1 0 0 −2 未知 未知
粲底Ξ†
Ξ∗+
cb

u

c

b
未知 1/2 3/2 + +1 0 +1 −1 未知 未知
粲底Ξ†
Ξ∗0
cb

d

c

b
未知 1/2 3/2 + 0 0 +1 −1 未知 未知
Ω粒子[35]
Ω−

s

s

s
1672.45±0.29 0 3/2+ −1 −3 0 0 (8.21±0.11)×10−11[h]
Λ0
+
K−
或

Ξ0
+
π−
或


Ξ−
+
π0

粲Ω[36]
Ω∗0
c
(2770)

s

s

c
2765.9±2.0 0 3/2 + 0 −2 +1 0 未知
Ω0
c
+
γ
底Ω†
Ω∗−
b

s

s

b
未知 0 3/2 + −1> −2 0 −1 未知 未知
雙粲Ω†
Ω∗+
cc

s

c

c
未知 0 3/2 + +1 −1 +2 0 未知 未知
粲底Ω†
Ω∗0
cb

s

c

b
未知 0 3/2 + 0 −1 +1 −1 未知 未知
雙底Ω†
Ω∗−
bb

s

b

b
未知 0 3/2 + −1 −1 0 −2 未知 未知
三粲Ω†
Ω++
ccc

c

c

c
未知 0 3/2 + +2 0 +3 0 未知 未知
雙粲底Ω†
Ω∗+
ccb

c

c

b
未知 0 3/2 + +1 0 +2 −1 未知 未知
粲雙底Ω†
Ω∗0
cbb

c

b

b
未知 0 3/2 + 0 0 +1 −2 未知 未知
三底Ω†
Ω−
bbb

b

b

b
未知 0 3/2 + −1 0 0 −3 未知 未知

†^ 未被觀測到的粒子。
[h] ^ 此處根據粒子數據組(PDG)所給出的共振寬度(Γ)值,使用生命期 τ = ħ/Γ 轉換求得。

重子共振粒子

本列表給出了已被粒子數據組所確認的重子共振粒子名稱、已知量子數與實驗狀態[37]。重子共振粒子是受激發的重子態,有著較短的半衰期和較高的質量。儘管有著大量的研究,人們仍舊對重子激發譜的基礎自由度有著極薄弱的了解[38]。每個粒子的已知自旋-宇稱值JP在下表亦有列出。對於強衰變粒子,JP值被視為其名稱的一部份,所有共振態的質量亦然。

以下列表中,使用*號數量表示該粒子存在之確定性高低,如下:

****確定存在,且其性質至少曾被進行良好的探索。
***幾乎可以確定其存在,然而需要更多確認,且/或其量子數、分支比等性質尚未被確定。
**有一些存在的證據。
*存在的證據很少。
重子共振粒子
核子 Δ 粒子 Λ 粒子 Σ 粒子 Ξ 與 Ω 粒子 粲粒子 底粒子
p1⁄2+****Δ(1232)3⁄2+**** Λ1⁄2+****Σ+1⁄2+**** Ξ01⁄2+****
Λ+
c
1⁄2+****
Λ0
b
1⁄2+***
n1⁄2+****Δ(1600)3⁄2+**** Λ(1405)1⁄2−****Σ01⁄2+**** Ξ−1⁄2+****Λc(2595)+1⁄2−*** Λb(5912)01⁄2−***
N(1440)1⁄2+****Δ(1620)1⁄2−**** Λ(1520)3⁄2−****Σ−1⁄2+**** Ξ(1530)3⁄2+****Λc(2625)+3⁄2−*** Λb(5920)03⁄2−***
N(1520)3⁄2−****Δ(1700)3⁄2−**** Λ(1600)1⁄2+***Σ(1385)3⁄2+**** Ξ(1620)*Λc(2765)+* Σb1⁄2+***
N(1535)1⁄2−****Δ(1750)1⁄2+* Λ(1670)1⁄2−****Σ(1480)* Ξ(1690)***Λc(2880)+5⁄2+***
Σ*
b
3⁄2+***
N(1650)1⁄2−****Δ(1900)1⁄2−*** Λ(1690)3⁄2−****Σ(1560)** Ξ(1820)3⁄2−***Λc(2940)+3⁄2−***
Ξ0
b
,
Ξ−
b
1⁄2+***
N(1675)5⁄2−****Δ(1905)5⁄2+**** Λ(1710)1⁄2+*Σ(1580)3⁄2−* Ξ(1950)*** Ξ'b(5935)−1⁄2+***
N(1680)5⁄2+****Δ(1910)1⁄2+**** Λ(1800)1⁄2−***Σ(1620)1⁄2−* Ξ(2030)≥ 5/2?***Σc(2455)1⁄2+**** Ξb(5945)03⁄2+***
N(1700)3⁄2−***Δ(1920)3⁄2+*** Λ(1810)1⁄2+***Σ(1660)1⁄2+*** Ξ(2120)*Σc(2520)3⁄2+*** Ξb(5955)−3⁄2+***
N(1710)1⁄2+****Δ(1930)5⁄2−*** Λ(1820)5⁄2+****Σ(1670)3⁄2−**** Ξ(2250)**Σc(2800)***
Ω−
b
1⁄2+***
N(1720)3⁄2+****Δ(1940)3⁄2−** Λ(1830)5⁄2−****Σ(1690)** Ξ(2370)** Pc(4380)+*
N(1860)5⁄2+**Δ(1950)7⁄2+**** Λ(1890)3⁄2+****Σ(1730)3⁄2+* Ξ(2500)*
Ξ+
c
1⁄2+*** Pc(4450)+*
N(1875)3⁄2−***Δ(2000)5⁄2+** Λ(2000)*Σ(1750)1⁄2−***
Ξ0
c
1⁄2+***
N(1880)1⁄2+***Δ(2150)1⁄2−* Λ(2020)7⁄2+*Σ(1770)1⁄2+* Ω−3⁄2+****
Ξ′+
c
1⁄2+***
N(1895)1⁄2−****Δ(2200)7⁄2−*** Λ(2050)3⁄2−*Σ(1775)5⁄2−**** Ω(2250)−***
Ξ′0
c
1⁄2+***
N(1900)3⁄2+****Δ(2300)9⁄2+** Λ(2100)7⁄2−****Σ(1840)3⁄2+* Ω(2380)−**Ξc(2645)3⁄2+***
N(1990)7⁄2+**Δ(2350)5⁄2−* Λ(2110)5⁄2+***Σ(1880)1⁄2+** Ω(2470)−**Ξc(2790)1⁄2−***
N(2000)5⁄2+**Δ(2390)7⁄2+* Λ(2325)3⁄2−*Σ(1900)1⁄2−* Ξc(2815)3⁄2−***
N(2040)3⁄2+*Δ(2400)9⁄2−** Λ(2350)9⁄2+***Σ(1915)5⁄2+**** Ξc(2930)*
N(2060)5⁄2−***Δ(2420)11⁄2+**** Λ(2585)**Σ(1940)3⁄2+* Ξc(2980)***
N(2100)1⁄2+***Δ(2750)13⁄2−** Σ(1940)3⁄2−*** Ξc(3055)***
N(2120)3⁄2−***Δ(2950)15⁄2+** Σ(2000)1⁄2−* Ξc(3080)***
N(2190)7⁄2−**** Σ(2030)7⁄2+**** Ξc(3123)*
N(2220)9⁄2+**** Σ(2070)5⁄2+*
N(2250)9⁄2−**** Σ(2080)3⁄2+**
Ω0
c
1⁄2+***
N(2300)1⁄2+** Σ(2100)7⁄2−* Ωc(2770)03⁄2+***
N(2570)5⁄2−** Σ(2250)*** Ωc(3000)0***
N(2600)11⁄2−*** Σ(2455)** Ωc(3050)0***
N(2700)13⁄2+** Σ(2620)** Ωc(3065)0***
Σ(3000)* Ωc(3090)0***
Ωc(3120)0***

Ξ+
cc
*

Ξ++
cc
***

參見

參考文獻

引用

  1. Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jerl, 7th, USA: John Wiley and Sons, Inc., 2005, ISBN 0-471-23231-9, Each baryon is a combination of three quarks
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    Λ
    b
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    Σ0
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    Σ−
  16. Beringer 2012,Particle listings –
    Σ
    c
  17. Beringer 2012,Particle listings –
    Σ
    b
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    Ξ0
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    Ξ−
  20. Beringer 2012,Particle listings –
    Ξ+
    c
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    Ξ0
    c
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    Ξ′+
    c
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    c
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    Ξ+
    cc
  25. Beringer 2012,Particle listings –
    Ξ
    b
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    Ω0
    c
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    Ω−
    b
  28. Beringer 2012,Particle listings –
    Δ
    (1232)
  29. Beringer 2012,Particle listings –
    Σ
    (1385)
  30. Beringer 2012,Particle listings –
    Σ
    c
    (2520)
  31. Beringer 2012,Particle listings –
    Σ∗
    b
  32. Beringer 2012,Particle listings –
    Ξ
    (1530)
  33. Beringer 2012,Particle listings –
    Ξ
    c
    (2645)
  34. Beringer 2012,Particle listings –
    Ξ0
    b
    (5945)
  35. Beringer 2012,Particle listings –
    Ω−
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    (2770)
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  38. Crede 2013.

来源

延伸閱讀

外部連結

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