Leptons vs Hadrons
Több mint háromszáz éve tudjuk, hogy az anyag atomokból áll. Az atomokat a XX. századig oszthatatlannak tartják. De a 20. századi fizikus felfedezte, hogy az atom kisebb darabokra bontható, és az összes atom ezeknek a részecskéknek a különböző összetételéből áll. Ezeket szubatomi részecskéknek nevezzük, nevezetesen protonnak, neutronnak és elektronnak.
További vizsgálat feltárja, hogy ezek a részecskék (szubatomi részecskék) belső szerkezettel is rendelkeznek, és kisebb dolgokból állnak. Ezeket a részecskéket elemi részecskéknek nevezzük, a leptonokról és kvarkokról pedig az elemi részecskék két fő kategóriája. A kvarkok egy nagyobb részecskeszerkezetet alkotnak, amelyet hadronoknak neveznek.
Leptons
Az elektronok, müonok (µ), tau (Ƭ) néven ismert részecskék és a hozzájuk tartozó neutrínók a leptonok családjaként ismertek. Az elektron, a müon és a tau töltése -1, és csak a tömegükben különböznek egymástól. A müon tömege háromszor nagyobb, mint az elektron, a tau pedig 3500-szor nagyobb tömegű, mint az elektron. A megfelelő neutrínóik semlegesek és viszonylag tömegtelenek. Az egyes részecskéket és azok megtalálásának helyét a következő táblázat foglalja össze.
| 1st Generáció | 2nd Generáció | 3rd Generáció |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) Atomokban b) Béta radioaktivitásban keletkezett |
a) A felső légkörben a kozmikus sugárzás nagy mennyiségben termelt | Csak laboratóriumokban figyelték meg |
| Elektronneutrínó (νe) | Müonneutrínó (νµ) | Tau neutrínó (νƬ) |
|
a) Béta radioaktivitás b) Atomreaktorok c) A csillagok nukleáris reakcióiban |
a) Atomreaktorokban gyártva b) Felső légköri kozmikus sugárzás |
Csak laboratóriumokban generálva |
E nehezebb részecskék stabilitása közvetlenül összefügg a tömegükkel. A masszív részecskék felezési ideje rövidebb, mint a kevésbé tömegeké. Az elektron a legkönnyebb részecske; ezért bővelkedik az univerzum elektronokban, de a többi részecske ritka. A müonok és tau részecskék előállításához magas energiaszintre van szükség, és ez manapság csak olyan esetekben látható, ahol nagy az energiasűrűség. Ezeket a részecskéket részecskegyorsítókban lehet előállítani. A leptonok elektromágneses kölcsönhatás és gyenge nukleáris kölcsönhatás révén lépnek kölcsönhatásba egymással.
Minden lepton részecskéhez antileptonként ismert antirészecskék tartoznak. Az anti-leptonok hasonló tömeggel és ellentétes töltéssel rendelkeznek. Az elektron antirészecskéjét pozitronnak nevezik.
Hardrons
Az elemi részecskék másik fő kategóriája a kvarkok néven ismert. Felfelé, lefelé, furcsa, felső és alsó kvarkok. Ezek a kvarkok törttöltésekkel rendelkeznek. A kvarkok anti-kvarkokként ismert anti-részecskékkel is rendelkeznek. Tömegük azonos, de töltésük ellentétes.
| 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 |
N. B. Az alul látható részecsketömegek GeV/c2.
Ezek a részecskék erős erővel kölcsönhatásba lépve nagyobb, hadronként ismert részecskéket képeznek, a hadronok pedig egész számú töltéssel rendelkeznek.
Alapvetően a kvarkok magukkal vagy antikvarkokkal kombinálódnak, hogy stabil hadronokat képezzenek. A hadronok három fő kategóriája a barionok, az antibarionok és a mezonok. A barionok három erős erővel kötött kvarkból (qqq), az antibarionok pedig három antikvarkból ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) kötöttek. A mezonok kvark és antikvark ([latex]q\bar{q}[/latex]) párosítva.
Mi a különbség a hadronok és a leptonok között?
• A kvarkok és a leptonok az elemi részecskék két kategóriája, amelyeket együtt fermionoknak neveznek.
• A kvarkok erős nukleáris kölcsönhatás révén hadronokat alkotnak; eddig nem fedezték fel a leptonok belső szerkezetét, de a hadronoknak van belső szerkezete. A leptonok egyedi részecskékként léteznek.
• A hadronok nagyobb tömegű részecskék, mint a leptonok.
• A leptonok elektromágneses és gyenge erőn keresztül lépnek kölcsönhatásba, míg a kvarkok erős kölcsönhatások révén.
