Kluczowa różnica między leptonami a kwarkami polega na tym, że leptony mogą istnieć w naturze jako pojedyncze cząstki, podczas gdy kwarki nie.
Do XX wieku ludzie wierzyli, że atomy są niepodzielne, ale XX-wieczni fizycy odkryli, że atom można rozbić na mniejsze kawałki, a wszystkie atomy składają się z różnych kompozycji. Dlatego nazywamy je cząstkami subatomowymi: protonem, neutronem i elektronem. Co więcej, badania ujawniają, że cząstki subatomowe również mają strukturę wewnętrzną i składają się z mniejszych przedmiotów. Tak więc cząstki te są znane jako cząstki elementarne, a leptony i kwarki to ich dwie główne kategorie.
Co to są Leptony?
Cząstki, które nazywamy elektronami, mionami (µ), tau (Ƭ) i odpowiadającymi im neutrinami są znane jako rodzina leptonów. Ponadto elektron, mion i tau mają ładunek -1 i różnią się od siebie tylko masą. To znaczy; mion jest trzykrotnie masywniejszy od elektronu, a tau jest 3500 razy większy od elektronu. Co więcej, odpowiadające im neutrina są obojętne i stosunkowo bezmasowe. Poniższa tabela podsumowuje każdą cząsteczkę i gdzie je znaleźć.
| 1st Pokolenie | 2nd Pokolenie | 3rd Pokolenie |
| Elektron (e) | Mion (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– W atomach – Produkowane w promieniotwórczości beta |
– Duże liczby wytwarzane w górnych warstwach atmosfery przez promieniowanie kosmiczne | – Obserwowane tylko w laboratoriach |
| Neutrino elektronowe (νe) | Neutrino mionowe (νµ) | Neutrino tawowe (νƬ) |
|
– Radioaktywność beta – Reaktory jądrowe – W reakcjach jądrowych w gwiazdach |
– Produkowane w reaktorach jądrowych – Górne promieniowanie kosmiczne atmosfery |
– Wygenerowane tylko w laboratoriach |
Poza tym stabilność tych cięższych cząstek ma bezpośredni związek z ich masami. Dlatego masywne cząstki mają krótszy okres półtrwania niż mniej masywne. Elektron jest najlżejszą cząstką; dlatego wszechświat obfituje w elektrony, a inne cząstki są rzadkie. Aby wytworzyć miony i cząstki tau, potrzebujemy wysokiego poziomu energii. W dzisiejszych czasach możemy je zobaczyć tylko w przypadkach, w których występuje wysoka gęstość energii. Co więcej, możemy wytwarzać te cząstki w akceleratorach cząstek. Ponadto leptony oddziałują ze sobą poprzez oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe oddziaływanie jądrowe. Dla każdej cząstki leptonu istnieją antycząstki, które nazywamy antyleptonami. A te antyleptony mają podobną masę i przeciwny ładunek. Na przykład antycząstka elektronów to pozytony.
Czym są kwarki?
Kwark to druga główna kategoria cząstek elementarnych. Możemy podsumować właściwości cząstek z rodziny kwarków w następujący sposób. (Masa każdej cząstki znajduje się poniżej samej nazwy. Jednak dokładność tych liczb jest wysoce dyskusyjna).
| Opłata | 1st Pokolenie | 2nd Pokolenie | 3rd Pokolenie |
| +2/3 |
W górę 0.33 |
Urok 1.58 |
Najlepszy 180 |
| -1/2 |
W dół 0.33 |
Dziwne 0.47 |
Dół 4.58 |
Kwarki silnie oddziałują ze sobą poprzez silne oddziaływania jądrowe, tworząc kombinacje kwarków. Te kombinacje są znane jako Hadrony. W rzeczywistości izolowane kwarki nie istnieją obecnie w naszym wszechświecie. Co więcej, rozsądnie jest powiedzieć, że wszystkie kwarki we wszechświecie są w jakiejś formie hadronów. (Najczęstsze i najbardziej znane typy hadronów to protony i neutrony).
Rysunek 01: Standardowy model cząstek elementarnych
Poza tym kwarki mają wewnętrzną właściwość znaną jako liczba barionowa. Wszystkie kwarki mają liczbę barionową 1/3, a antykwarki mają liczbę barionową -1/3. Co więcej, w reakcji z udziałem cząstek elementarnych ta właściwość, znana jako liczba barionowa, jest zachowana.
Ponadto kwarki mają inną właściwość zwaną smakiem. Numer jest przypisany do oznaczenia smaku cząstki, znanego jako numer smaku. Smaki są określane jako Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) i tak dalej. Kwark górny ma wzniosłość +1, podczas gdy 0 dziwności i w dół.
Jaka jest różnica między leptonami a kwarkami?
Elektrony, miony (µ), tau (Ƭ) i odpowiadające im neutrina są znane jako rodzina leptonów, podczas gdy kwarki są rodzajem cząstki elementarnej i podstawowym składnikiem materii. Porównując oba, kluczową różnicą między leptonami a kwarkami jest to, że leptony mogą istnieć jako pojedyncze cząstki w przyrodzie, podczas gdy kwarki nie.
Co więcej, leptony mają ładunki całkowite, podczas gdy kwarki mają ładunki ułamkowe. Istnieje również dalsza różnica między leptonami a kwarkami, jeśli chodzi o siły, którym mogą być poddane te cząstki. To znaczy; leptony są poddawane oddziaływaniu słabego, grawitacyjnego i elektromagnetycznego oddziaływania, podczas gdy kwarki są poddawane oddziaływaniu silnemu, słabemu, grawitacyjnemu i elektromagnetycznemu.
Podsumowanie – Leptony kontra kwarki
W skrócie, kwarki i leptony to dwie kategorie cząstek elementarnych. Razem są znane jako fermiony. Przede wszystkim kluczowa różnica między leptonami a kwarkami polega na tym, że leptony mogą istnieć w naturze jako pojedyncze cząstki, podczas gdy kwarki nie.
