Лептоны против адронов
На протяжении более трехсот лет мы понимали, что материя состоит из атомов. Атомы считались неделимыми до 20 века. Но физик 20-го века обнаружил, что атом можно разбить на более мелкие части, и все атомы состоят из разных составов этих частиц. Они известны как субатомные частицы, а именно протон, нейтрон и электрон.
Дальнейшее исследование показывает, что эти частицы (субатомные частицы) также имеют внутреннюю структуру и состоят из более мелких частиц. Эти частицы известны как элементарные частицы, а лептоны и кварки являются двумя основными категориями элементарных частиц. Кварки связаны вместе, образуя более крупную структуру частиц, известную как адроны.
Лептоны
Частицы, известные как электроны, мюоны (µ), тау (Ƭ) и соответствующие им нейтрино, известны как семейство лептонов. Электрон, мюон и тау имеют заряд -1 и отличаются друг от друга только массой. Мюон в три раза массивнее электрона, а тау в 3500 раз массивнее электрона. Соответствующие им нейтрино нейтральны и относительно безмассовы. Каждая частица и где их найти, приведены в следующей таблице.
| 1ст Поколение | 2nd Поколение | 3rd Поколение |
| Электрон (е) | Мюон (µ) | Тау (Ƭ) |
|
a) В атомах b) Производится в результате бета-радиоактивности |
a) Большое количество образовалось в верхних слоях атмосферы космическим излучением | Наблюдается только в лабораториях |
| Электронное нейтрино (νe) | Мюонное нейтрино (νµ) | Тау нейтрино (νƬ) |
|
a) Бета-радиоактивность b) Ядерные реакторы c) В ядерных реакциях в звездах |
a) Производится в ядерных реакторах b) Космическое излучение верхних слоев атмосферы |
Только в лабораториях |
Стабильность этих более тяжелых частиц напрямую связана с их массой. Массивные частицы имеют более короткий период полураспада, чем менее массивные. Электрон - самая легкая частица; вот почему Вселенная изобилует электронами, но другие частицы редки. Для генерации мюонов и частиц тау требуется высокий уровень энергии, и в настоящее время это можно увидеть только в тех случаях, когда существует высокая плотность энергии. Эти частицы могут быть получены в ускорителях частиц. Лептоны взаимодействуют друг с другом посредством электромагнитного взаимодействия и слабого ядерного взаимодействия.
Для каждой лептонной частицы существуют античастицы, известные как антилептоны. Антилептоны имеют одинаковую массу и противоположный заряд. Античастицы электрона известны как позитроны.
Хардроны
Другая основная категория элементарных частиц известна как кварки. Это верхние, нижние, странные, верхние и нижние кварки. Эти кварки имеют дробные заряды. Кварки также имеют античастицы, известные как антикварки. У них одинаковая масса, но противоположный заряд.
| Зарядка | 1ст Поколение | 2nd Поколение | 3rd Поколение |
| +2/3 |
Вверх 0.33 |
Очарование 1.58 |
Вверх 180 |
| -1/2 |
Вниз 0.33 |
Странно 0.47 |
Нижний 4.58 |
N. B. массы частиц, показанные внизу, указаны в ГэВ/c2.
Эти частицы взаимодействуют посредством сильного взаимодействия, образуя более крупные частицы, известные как адроны, а адроны имеют целочисленный заряд.
В основном кварки объединяются с самими кварками или с антикварками, образуя стабильные адроны. Три основные категории адронов - это барионы, антибарионы и мезоны. Барионы состоят из трех кварков (qqq), связанных сильным взаимодействием, а антибарионы состоят из трех связанных антикварков ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]). Мезоны - это кварк и антикварк ([латекс]q\bar{q}[/латекс]), соединенные вместе.
В чем разница между адронами и лептонами?
• Кварки и лептоны - это две категории элементарных частиц, вместе взятые, известные как фермионы.
• Кварки объединяются посредством сильного ядерного взаимодействия, образуя адроны; до сих пор не обнаружено внутренней структуры лептонов, но внутренняя структура есть у адронов. Лептоны существуют как отдельные частицы.
• Адроны являются более массивными частицами по сравнению с лептонами.
• Лептоны взаимодействуют посредством электромагнитного и слабого взаимодействий, а кварки взаимодействуют посредством сильных взаимодействий.
