Leptony kontra Hadrony
Od ponad trzystu lat rozumiemy, że materia składa się z atomów. Uważa się, że atomy są niepodzielne do XX wieku. Ale fizyk XX wieku odkrył, że atom można rozbić na mniejsze kawałki, a wszystkie atomy składają się z różnych składów tych cząstek. Są one znane jako cząstki subatomowe, a mianowicie proton, neutron i elektron.
Dalsze badania ujawniają, że te cząstki (cząstki subatomowe) również mają strukturę wewnętrzną i są zbudowane z mniejszych elementów. Cząstki te są znane jako cząstki elementarne, a leptony i kwarki to dwie główne kategorie cząstek elementarnych. Kwarki są połączone, tworząc większą strukturę cząstek znaną jako hadrony.
Leptony
Cząstki znane jako elektrony, miony (µ), tau (Ƭ) i odpowiadające im neutrina są znane jako rodzina leptonów. Elektron, mion i tau mają ładunek -1 i różnią się od siebie tylko masą. Mion jest trzy razy masywniejszy niż elektron, a tau 3500 razy masywniejszy niż elektron. Odpowiadające im neutrina są obojętne i stosunkowo bezmasowe. Każda cząsteczka i gdzie je znaleźć są podsumowane w poniższej tabeli.
| 1st Pokolenie | 2nd Pokolenie | 3rd Pokolenie |
| Elektron (e) | Mion (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) W atomach b) Wyprodukowane w promieniotwórczości beta |
a) Duże liczby wytwarzane w górnych warstwach atmosfery przez promieniowanie kosmiczne | Obserwowane tylko w laboratoriach |
| Neutrino elektronowe (νe) | Neutrino mionowe (νµ) | Neutrino tawowe (νƬ) |
|
a) Radioaktywność beta b) Reaktory jądrowe c) W reakcjach jądrowych w gwiazdach |
a) Wyprodukowane w reaktorach jądrowych b) Promieniowanie kosmiczne górnej atmosfery |
Wygenerowane tylko w laboratoriach |
Stabilność tych cięższych cząstek jest bezpośrednio związana z ich masami. Masywne cząstki mają krótszy okres półtrwania niż te mniej masywne. Elektron jest najlżejszą cząstką; dlatego wszechświat obfituje w elektrony, ale inne cząstki są rzadkie. Aby wytworzyć miony i cząstki tau, potrzebny jest wysoki poziom energii, który w dzisiejszych czasach można zaobserwować tylko w przypadkach, gdy występuje wysoka gęstość energii. Cząstki te mogą być wytwarzane w akceleratorach cząstek. Leptony oddziałują ze sobą poprzez oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe oddziaływanie jądrowe.
Dla każdej cząstki leptonu są antycząstki znane jako antyleptony. Antyleptony mają zbliżoną masę i przeciwny ładunek. Antycząstka elektronu jest znana jako pozytony.
Hardrony
Inna główna kategoria cząstek elementarnych to kwarki. Są to kwarki górny, dolny, dziwny, górny i dolny. Kwarki te mają ładunki ułamkowe. Kwarki mają również antycząstki znane jako antykwarki. Mają tę samą masę, ale przeciwny ładunek.
| 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 |
Uwaga masy cząstek pokazane na dole są w GeV/c2.
Te cząstki oddziałują poprzez silne siły, tworząc większe cząstki znane jako hadrony, a hadrony mają ładunek o liczbie całkowitej.
Zasadniczo kwarki łączą się z samymi kwarkami lub z antykwarkami, tworząc stabilne hadrony. Trzy główne kategorie hadronów to bariony, antybariony i mezony. Bariony składają się z trzech kwarków (qqq) związanych z dużą siłą, a antybariony to trzy antykwarki ([lateks]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/lateks]) związane. Mezony to kwark i antykwark ([lateks]q\bar{q}[/lateks]) sparowane razem.
Jaka jest różnica między hadronami a leptonami?
• Kwarki i leptony to dwie kategorie cząstek elementarnych i razem określane jako fermiony.
• Kwarki łączą się poprzez silne oddziaływanie jądrowe, tworząc hadrony; do tej pory nie odkryto żadnych wewnętrznych struktur leptonów, ale Hadrony mają strukturę wewnętrzną. Leptony istnieją jako pojedyncze cząstki.
• Hadrony są bardziej masywnymi cząstkami w porównaniu do leptonów.
• Leptony oddziałują poprzez oddziaływanie elektromagnetyczne i słabe, podczas gdy kwarki oddziałują poprzez oddziaływania silne.
