Λεπτονίων εναντίον Αδρονίων
Κατανοούμε εδώ και περισσότερα από τριακόσια χρόνια ότι η ύλη αποτελείται από άτομα. Τα άτομα πιστεύεται ότι είναι αδιαίρετα μέχρι τον 20ο αιώνα. Αλλά ο φυσικός του 20ου αιώνα ανακάλυψε ότι το άτομο μπορεί να σπάσει σε μικρότερα κομμάτια και όλα τα άτομα αποτελούνται από διαφορετικές συνθέσεις αυτών των σωματιδίων. Αυτά είναι γνωστά ως υποατομικά σωματίδια και συγκεκριμένα, το πρωτόνιο, το νετρόνιο και το ηλεκτρόνιο.
Περαιτέρω έρευνα αποκαλύπτει ότι αυτά τα σωματίδια (υποατομικά σωματίδια) έχουν επίσης εσωτερική δομή και αποτελούνται από μικρότερα πράγματα. Αυτά τα σωματίδια είναι γνωστά ως Στοιχειώδη σωματίδια, και τα Λεπτόνια και τα Κουάρκ είναι γνωστό ότι είναι δύο κύριες κατηγορίες στοιχειωδών σωματιδίων. Τα κουάρκ συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια μεγαλύτερη δομή σωματιδίων γνωστή ως αδρόνια.
Leptons
Τα σωματίδια γνωστά ως ηλεκτρόνια, μιόνια (μ), ταυ (Ƭ) και τα αντίστοιχα νετρίνα τους είναι γνωστά ως οικογένεια των λεπτονίων. Το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο και το ταυ έχουν φορτίο -1 και διαφέρουν μεταξύ τους μόνο από τη μάζα. Το μιόνιο έχει τρεις φορές μεγαλύτερη μάζα από το ηλεκτρόνιο και το ταυ έχει 3500 φορές μεγαλύτερη μάζα από το ηλεκτρόνιο. Τα αντίστοιχα νετρίνα τους είναι ουδέτερα και σχετικά χωρίς μάζα. Κάθε σωματίδιο και πού μπορείτε να τα βρείτε συνοψίζονται στον παρακάτω πίνακα.
| 1st Γενιά | 2η Γενιά | 3η Γενιά |
| Ηλεκτρόνιο (ε) | Muon (μ) | Tau (Ƭ) |
|
α) Σε άτομα β) Παράγεται σε βήτα ραδιενέργεια |
α) Μεγάλοι αριθμοί που παράγονται στην ανώτερη ατμόσφαιρα από την κοσμική ακτινοβολία | Παρατηρήθηκε μόνο σε εργαστήρια |
| Νετρίνο ηλεκτρονίων (νe) | Νετρίνο Muon (νµ) | Tau νετρίνο (νƬ) |
|
α) Βήτα ραδιενέργεια β) Πυρηνικοί αντιδραστήρες γ) Σε πυρηνικές αντιδράσεις στα αστέρια |
α) Παράγεται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες β) Ανώτερη ατμοσφαιρική κοσμική ακτινοβολία |
Δημιουργείται μόνο σε εργαστήρια |
Η σταθερότητα αυτών των βαρύτερων σωματιδίων σχετίζεται άμεσα με τις μάζες τους. Τα σωματίδια μεγάλης μάζας έχουν μικρότερο χρόνο ημιζωής από τα λιγότερο μαζικά. Το ηλεκτρόνιο είναι το ελαφρύτερο σωματίδιο. γι' αυτό το σύμπαν είναι άφθονο με ηλεκτρόνια, αλλά τα άλλα σωματίδια είναι σπάνια. Για να δημιουργηθούν μιόνια και σωματίδια ταυ, απαιτείται υψηλό επίπεδο ενέργειας και σήμερα μπορεί να φανεί μόνο σε περιπτώσεις όπου υπάρχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα. Αυτά τα σωματίδια μπορούν να παραχθούν σε επιταχυντές σωματιδίων. Τα λεπτόνια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση και την ασθενή πυρηνική αλληλεπίδραση.
Για κάθε σωματίδιο λεπτονίου, υπάρχουν αντισωματίδια γνωστά ως αντιλεπτόνια. Τα αντιλεπτόνια έχουν παρόμοια μάζα και αντίθετο φορτίο. Το αντισωματίδιο του ηλεκτρονίου είναι γνωστό ως ποζιτρόνια.
Hardrons
Η άλλη κύρια κατηγορία των στοιχειωδών σωματιδίων είναι γνωστή ως κουάρκ. Είναι πάνω, κάτω, παράξενα, πάνω και κάτω κουάρκ. Αυτά τα κουάρκ έχουν κλασματικά φορτία. Τα κουάρκ έχουν επίσης αντι-σωματίδια γνωστά ως αντι-κουάρκ. Έχουν την ίδια μάζα αλλά αντίθετο φορτίο.
| Χρέωση | 1st Γενιά | 2η Γενιά | 3η Γενιά |
| +2/3 |
Πάνω 0,33 |
Γούρι 1,58 |
Κορυφαία 180 |
| -1/2 |
Κάτω 0,33 |
Παράξενο 0,47 |
Κάτω 4,58 |
Σημ. Β. Οι μάζες σωματιδίων που εμφανίζονται στο κάτω μέρος είναι σε GeV/c2.
Αυτά τα σωματίδια αλληλεπιδρούν μέσω ισχυρής δύναμης για να σχηματίσουν μεγαλύτερα σωματίδια γνωστά ως αδρόνια και τα αδρόνια έχουν φορτίο ακέραιου αριθμού.
Βασικά, τα κουάρκ συνδυάζονται με τα ίδια τα κουάρκ ή με τα αντι-κουάρκ, για να σχηματίσουν σταθερά αδρόνια. Τρεις κύριες κατηγορίες αδρονίων είναι τα βαρυόνια, τα αντιβαρυόνια και τα μεσόνια. Τα βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ (qqq) συνδεδεμένα με ισχυρή δύναμη και τα αντιβαρυόνια είναι τρία αντι-κουάρκ ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) δεσμευμένα. Τα μεσόνια είναι κουάρκ και αντικουάρκ ([latex]q\bar{q}[/latex]) ζευγαρωμένα μαζί.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ Αδρονίων και Λεπτονίων;
• Τα κουάρκ και τα λεπτόνια είναι δύο κατηγορίες στοιχειωδών σωματιδίων και λαμβάνονται μαζί, γνωστά ως φερμιόνια.
• Τα κουάρκ συνδυάζονται μέσω ισχυρής πυρηνικής αλληλεπίδρασης για να σχηματίσουν αδρόνια. Μέχρι τώρα, δεν έχουν ανακαλυφθεί εσωτερικές δομές λεπτονίων, αλλά τα αδρόνια έχουν εσωτερική δομή. Τα λεπτόνια υπάρχουν ως μεμονωμένα σωματίδια.
• Τα αδρόνια είναι σωματίδια με μεγαλύτερη μάζα σε σύγκριση με τα λεπτόνια.
• Τα λεπτόνια αλληλεπιδρούν μέσω ηλεκτρομαγνητικής και ασθενούς δύναμης, ενώ τα κουάρκ αλληλεπιδρούν μέσω ισχυρών αλληλεπιδράσεων.
