Den viktigaste skillnaden mellan leptoner och kvarkar är att leptoner kan existera som individuella partiklar i naturen medan kvarkar inte kan.
Fram till 1900-talet trodde man att atomer är odelbara, men 1900-talets fysiker upptäckte att atomen kan brytas i mindre bitar, och alla atomer är gjorda av olika sammansättningar. Därför kallar vi dem subatomära partiklar: nämligen protonen, neutronen och elektronen. Vidare visar undersökningar att subatomära partiklar också har inre struktur, och gjorda av mindre saker. Således är dessa partiklar kända som elementarpartiklar, och leptoner och kvarkar är deras två huvudkategorier.
Vad är leptoner?
Partiklar som vi kallar elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) och deras motsvarande neutriner är kända som leptonfamiljen. Dessutom har elektron, muon och tau en laddning på -1, och de skiljer sig från varandra endast från massan. Det är; myonen är tre gånger mer massiv än elektronen och tau är 3500 gånger större än elektronen. Dessutom är deras motsvarande neutriner neutrala och relativt masslösa. Följande tabell sammanfattar varje partikel och var man kan hitta dem.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– I atomer – Producerad i betaradioaktivitet |
– Stora mängder producerade i den övre atmosfären av kosmisk strålning | – Endast observerat i laboratorier |
| Electron neutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
– Betaradioaktivitet – Kärnreaktorer – I kärnreaktioner i stjärnorna |
– Tillverkad i kärnreaktorer – Kosmisk strålning från övre atmosfären |
– Endast genererad i laboratorier |
Dessutom är stabiliteten hos dessa tyngre partiklar direkt relaterad till deras massor. Därför har massiva partiklar en kortare halveringstid än de mindre massiva. Elektronen är den lättaste partikeln; det är därför universum är rikligt med elektroner, och de andra partiklarna är sällsynta. För att generera myoner och tau-partiklar behöver vi en hög nivå av energi. I dag kan vi bara se dem i fall där det finns en hög energitäthet. Dessutom kan vi producera dessa partiklar i partikelacceleratorer. Dessutom interagerar leptoner med varandra genom elektromagnetisk interaktion och svag nukleär interaktion. För varje leptonpartikel finns det antipartiklar som vi kallar antileptoner. Och dessa anti-leptoner har liknande massa och motsatt laddning. Till exempel är elektronernas antipartikel positroner.
Vad är Quarks?
Quark är den andra huvudkategorin av elementarpartiklar. Vi kan sammanfatta egenskaperna hos partiklar i kvarkfamiljen på följande sätt. (Varje partikels massa ligger under själva namnet. Men exaktheten i dessa siffror är mycket diskutabel).
| Charge | 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| +2/3 |
Upp 0,33 |
Charm 1,58 |
Bästa 180 |
| -1/2 |
Down 0,33 |
Strange 0,47 |
Bottom 4,58 |
Kvarkar interagerar starkt med varandra genom stark kärnväxelverkan för att bilda kombinationer av kvarkar. Dessa kombinationer är kända som Hadrons. I själva verket existerar inte isolerade kvarkar i vårt universum för närvarande. Dessutom är det rimligt att säga att alla kvarkar i detta universum finns i någon form av hadroner. (De vanligaste och mest kända typerna av hadroner är protoner och neutroner).
Figur 01: Standardmodell av elementarpartiklar
Dessutom har kvarkar en intern egenskap som kallas baryonnumret. Alla kvarkar har ett baryonnummer på 1/3, och antikvarkar har baryonnummer -1/3. Vidare, i en reaktion som involverar elementarpartiklar, bevaras denna egenskap som kallas baryontalet.
Dessutom har kvarkar en annan egenskap som kallas smaken. Ett nummer tilldelas för att beteckna smaken av partikeln som kallas smaknumret. Smakerna kallas Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) och så vidare. Upp-kvarken har en upness på +1 medan 0 konstigheter och Downness.
Vad är skillnaden mellan leptoner och kvarkar?
Elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) och deras motsvarande neutriner är kända som leptonfamiljen medan kvarkar är en typ av elementarpartiklar och en grundläggande beståndsdel i materia. När man jämför båda är den viktigaste skillnaden mellan leptoner och kvarkar att leptoner kan existera som individuella partiklar i naturen medan kvarkar inte kan.
Dessutom har leptoner heltalsladdningar medan kvarkar har bråkladdningar. Det finns också en ytterligare skillnad mellan leptoner och kvarkar när man överväger de krafter som dessa partiklar kan utsättas för. Det är; leptonerna utsätts för svag kraft, gravitationskraft och elektromagnetisk kraft medan kvarkar utsätts för stark kraft, svag kraft, gravitationskraft och elektromagnetisk kraft.
Sammanfattning – Leptons vs Quarks
I korthet är kvarkar och leptoner två kategorier av elementarpartiklarna. När de tas tillsammans kallas de fermioner. Framför allt är den viktigaste skillnaden mellan leptoner och kvarkar att leptoner kan existera som individuella partiklar i naturen medan kvarkar inte kan.
