Leptoni proti hadronom
Že več kot tristo let razumemo, da je snov sestavljena iz atomov. Za atome velja, da so do 20. stoletja nedeljivi. Toda fizik 20. stoletja je odkril, da je atom mogoče razbiti na manjše koščke in da so vsi atomi sestavljeni iz različnih sestav teh delcev. Ti so znani kot subatomski delci, in sicer proton, nevtron in elektron.
Nadaljnja preiskava razkrije, da imajo ti delci (subatomski delci) tudi notranjo strukturo in so sestavljeni iz manjših stvari. Ti delci so znani kot osnovni delci, leptoni in kvarki pa so znani kot dve glavni kategoriji osnovnih delcev. Kvarki so povezani in tvorijo večjo strukturo delcev, znano kot hadroni.
Leptoni
Delci, znani kot elektroni, mioni (µ), tau (Ƭ) in njihovi ustrezni nevtrini, so znani kot družina leptonov. Elektron, mion in tau imajo naboj -1, med seboj pa se razlikujejo le po masi. Mion je trikrat večji od elektrona, tau pa 3500-krat večji od elektrona. Njuni ustrezni nevtrini so nevtralni in relativno brez mase. Vsak delec in kje ga najti so povzeti v naslednji tabeli.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) V atomih b) Proizvedeno v beta radioaktivnosti |
a) Velika števila, ki nastanejo v zgornji atmosferi zaradi kozmičnega sevanja | Opazovano samo v laboratorijih |
| Elektronski nevtrino (νe) | Muonski nevtrino (νµ) | Tau nevtrino (νƬ) |
|
a) Radioaktivnost beta b) Jedrski reaktorji c) Pri jedrskih reakcijah v zvezdah |
a) Proizvedeno v jedrskih reaktorjih b) Kozmično sevanje v zgornjem delu atmosfere |
Ustvarjeno samo v laboratorijih |
Stabilnost teh težjih delcev je neposredno povezana z njihovimi masami. Masivni delci imajo krajšo razpolovno dobo kot manj masivni delci. Elektron je najlažji delec; zato je vesolje bogato z elektroni, drugi delci pa so redki. Za ustvarjanje mionov in delcev tau je potrebna visoka raven energije, ki jo je danes mogoče opaziti le v primerih, kjer je gostota energije visoka. Te delce je mogoče proizvesti v pospeševalnikih delcev. Leptoni medsebojno delujejo z elektromagnetno interakcijo in šibko jedrsko interakcijo.
Za vsak delec leptona obstajajo antidelci, znani kot antileptoni. Antileptoni imajo podobno maso in nasprotni naboj. Antidelec elektrona je znan kot pozitron.
Hardrons
Druga glavna kategorija osnovnih delcev je znana kot kvarki. So up, down, čudni, top in bottom kvarki. Ti kvarki imajo delne naboje. Kvarki imajo tudi antidelce, znane kot antikvarki. Imata enako maso, vendar nasproten naboj.
| Zaračunaj | 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| +2/3 |
Gor 0,33 |
Čar 1,58 |
Zgoraj 180 |
| -1/2 |
Dol 0,33 |
čudno 0,47 |
Spodaj 4,58 |
Opomba mase delcev, prikazane na dnu, so v GeV/c2.
Ti delci medsebojno delujejo z močno silo, da tvorijo večje delce, znane kot hadroni, in hadroni imajo celoštevilski naboj.
V bistvu se kvarki združijo s samimi kvarki ali z antikvarki, da tvorijo stabilne hadrone. Tri glavne kategorije hadronov so barioni, antibarioni in mezoni. Barioni so sestavljeni iz treh kvarkov (qqq), ki so povezani z močno silo, antibarioni pa so trije antikvarki ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]). Mezoni so kvark in antikvark ([latex]q\bar{q}[/latex]), združeni skupaj.
Kakšna je razlika med hadroni in leptoni?
• Kvarki in leptoni sta dve kategoriji osnovnih delcev in skupaj znani kot fermioni.
• Kvarki se združijo z močno jedrsko interakcijo in tvorijo hadrone; do sedaj niso odkrili nobene notranje strukture leptonov, hadroni pa imajo notranjo strukturo. Leptoni obstajajo kot posamezni delci.
• Hadroni so masivnejši delci v primerjavi z leptoni.
• Leptoni medsebojno delujejo prek elektromagnetne in šibke sile, medtem ko kvarki medsebojno delujejo prek močnih interakcij.
