A legfontosabb különbség a leptonok és a kvarkok között az, hogy a leptonok önálló részecskékként is létezhetnek a természetben, míg a kvarkok nem.
A XX. századig az emberek azt hitték, hogy az atomok oszthatatlanok, de a 20. századi fizikusok felfedezték, hogy az atom kisebb darabokra bontható, és minden atom különböző összetételű. Ezért szubatomi részecskéknek nevezzük őket: protonnak, neutronnak és elektronnak. Ezenkívül a vizsgálatok azt mutatják, hogy a szubatomi részecskék belső szerkezettel is rendelkeznek, és kisebb dolgokból állnak. Így ezeket a részecskéket elemi részecskéknek nevezzük, és a leptonok és a kvarkok a két fő kategóriájuk.
Mik azok a leptonok?
Az általunk elektronoknak, müonoknak (µ), tau-nak (Ƭ) és a hozzájuk tartozó neutrínóknak nevezett részecskéket leptonok családjaként ismerjük. Továbbá az elektron, a müon és a tau töltése -1, és csak a tömegükben különböznek egymástól. Azaz; a müon háromszor nagyobb tömegű, mint az elektron, és a tau 3500-szor nagyobb, mint az elektron. Ráadásul a hozzájuk tartozó neutrínók semlegesek és viszonylag tömegtelenek. A következő táblázat összefoglalja az egyes részecskéket, és azt, hogy hol találhatók meg.
| 1st Generáció | 2nd Generáció | 3rd Generáció |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– Atomokban – Béta radioaktivitásban keletkezett |
– A felső légkörben a kozmikus sugárzás nagy mennyiségben termelt | – Csak laboratóriumokban figyelték meg |
| Elektronneutrínó (νe) | Müonneutrínó (νµ) | Tau neutrínó (νƬ) |
|
– Béta radioaktivitás – Atomreaktorok – A csillagok nukleáris reakcióiban |
– Atomreaktorokban gyártva – Felső légköri kozmikus sugárzás |
– Csak laboratóriumokban generálva |
Emellett ezeknek a nehezebb részecskéknek a stabilitása közvetlenül összefügg a tömegükkel. Ezért a masszív részecskék felezési ideje rövidebb, mint a kevésbé tömegeké. Az elektron a legkönnyebb részecske; ezért bővelkedik az univerzum elektronokban, a többi részecske pedig ritka. A müonok és tau részecskék előállításához magas szintű energiára van szükségünk. Manapság csak olyan esetekben láthatjuk őket, ahol nagy az energiasűrűség. Továbbá ezeket a részecskéket részecskegyorsítókban is elő tudjuk állítani. Ezenkívül a leptonok elektromágneses kölcsönhatás és gyenge nukleáris kölcsönhatás révén lépnek kölcsönhatásba egymással. Minden leptonrészecskéhez vannak anti-részecskék, amelyeket antileptonoknak nevezünk. És ezek az antileptonok hasonló tömeggel és ellentétes töltéssel rendelkeznek. Például az elektronok antirészecskéi pozitronok.
Mik azok a kvarkok?
A kvark az elemi részecskék másik fő kategóriája. A kvark család részecskéinek tulajdonságait a következőképpen foglalhatjuk össze. (Az egyes részecskék tömege a név alatt van. Ezeknek a számoknak a pontossága azonban erősen vitatható).
| Töltés | 1st Generáció | 2nd Generáció | 3rd Generáció |
| +2/3 |
Felfelé 0,33 |
Varázslat 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Le 0,33 |
Furcsa 0,47 |
Alul 4,58 |
A kvarkok erős kölcsönhatásba lépnek egymással erős magkölcsönhatás révén, így kvarkkombinációkat alkotnak. Ezeket a kombinációkat hadronoknak nevezzük. Valójában izolált kvarkok jelenleg nem léteznek univerzumunkban. Sőt, ésszerű azt mondani, hogy ebben az univerzumban az összes kvark valamilyen hadron formájában van. (A hadronok leggyakoribb és ismert típusai a protonok és a neutronok.)
01. ábra: Az elemi részecskék szabványos modellje
Amellett, hogy a kvarknak van egy belső tulajdonságuk, amit barionszámként ismerünk. Minden kvark barionszáma 1/3, az antikvark barionszáma -1/3. Ezenkívül az elemi részecskéket érintő reakciókban ez a barionszámként ismert tulajdonság megmarad.
Sőt, a kvarknak van egy másik tulajdonsága is, az úgynevezett íz. Egy szám van hozzárendelve a részecske ízének jelölésére, amelyet ízszámként ismerünk. Az ízeket Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) és így tovább emlegetik. Az up kvark upness +1, míg 0 furcsaság és Downness.
Mi a különbség a leptonok és a kvarkok között?
Az elektronok, müonok (µ), tau (Ƭ) és a hozzájuk tartozó neutrínók a leptonok családjaként ismertek, míg a kvarkok egyfajta elemi részecskék és az anyag alapvető alkotóelemei. Ha mindkettőt összehasonlítjuk, a legfontosabb különbség a leptonok és a kvarkok között az, hogy a leptonok önálló részecskékként létezhetnek a természetben, míg a kvarkok nem.
Sőt, a leptonok egész, míg a kvarkok tört töltésekkel rendelkeznek. Ezenkívül van egy további különbség a leptonok és a kvarkok között, ha figyelembe vesszük, hogy ezek a részecskék milyen erőknek vannak kitéve. Azaz; a leptonok gyenge erőnek, gravitációs erőnek és elektromágneses erőnek, míg a kvarkok erős erőnek, gyenge erőnek, gravitációs erőnek és elektromágneses erőnek vannak kitéve.
Összefoglaló – Leptons vs Quarks
Röviden, a kvarkok és a leptonok az elemi részecskék két kategóriája. Ha együtt vesszük őket, fermionoknak nevezik őket. Mindenekelőtt a leptonok és kvarkok közötti fő különbség az, hogy a leptonok önálló részecskékként létezhetnek a természetben, míg a kvarkok nem.
