Leptons vs Hadrons
Det har varit vår uppfattning i över trehundra år att materia består av atomer. Atomer tros vara odelbara fram till 1900-talet. Men 1900-talets fysiker upptäckte att atomen kan brytas i mindre bitar, och alla atomer är gjorda av olika sammansättningar av dessa partiklar. Dessa är kända som subatomära partiklar och nämligen protonen, neutronen och elektronen.
Vidare undersökning visar att dessa partiklar (subatomära partiklar) också har en inre struktur och är gjorda av mindre saker. Dessa partiklar är kända som elementära partiklar, och leptoner och kvarkar är kända för att vara två huvudkategorier av elementarpartiklar. Kvarkar binds samman för att bilda en större partikelstruktur känd som Hadrons.
Leptons
Partiklar som kallas elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) och deras motsvarande neutriner är kända som leptonfamiljen. Elektron, muon och tau har en laddning på -1, och de skiljer sig från varandra endast från massan. Myonen är tre gånger mer massiv än elektronen och tau är 3500 gånger mer massiv än elektronen. Deras motsvarande neutriner är neutrala och relativt masslösa. Varje partikel och var man kan hitta dem sammanfattas i följande tabell.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) I atomer b) Producerad i betaradioaktivitet |
a) Stora mängder producerade i den övre atmosfären av kosmisk strålning | Observeras endast i laboratorier |
| Electron neutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
a) Betaradioaktivitet b) Kärnreaktorer c) I kärnreaktioner i stjärnorna |
a) Tillverkad i kärnreaktorer b) Övre atmosfärisk kosmisk strålning |
Endast genererad i laboratorier |
Stabiliteten hos dessa tyngre partiklar är direkt relaterad till deras massor. Massiva partiklar har en kortare halveringstid än de mindre massiva. Elektronen är den lättaste partikeln; det är därför universum är rikligt med elektroner, men de andra partiklarna är sällsynta. För att generera myoner och tau-partiklar krävs en hög energinivå och kan i dag endast ses i fall där det finns en hög energitäthet. Dessa partiklar kan produceras i partikelacceleratorer. Leptoner interagerar med varandra genom elektromagnetisk interaktion och svag kärnsamverkan.
För varje leptonpartikel finns det antipartiklar som kallas antileptoner. Anti-leptoner har liknande massa och motsatt laddning. Elektronens antipartikel är känd som positroner.
Hardrons
Den andra huvudkategorin av elementarpartiklar är känd som kvarkar. De är upp-, ner-, konstiga, topp- och bottenkvarkar. Dessa kvarkar har fraktionerad laddning. Kvarkar har också anti-partiklar som kallas anti-kvarkar. De har samma massa men motsatt laddning.
| 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 |
N. B. partikelmassorna som visas i botten är i GeV/c2.
Dessa partiklar samverkar genom stark kraft för att bilda större partiklar som kallas hadroner och hadroner har heltalsladdning.
I grund och botten kombineras kvarkar med kvarkar i sig eller med antikvarkar för att bilda stabila hadroner. Tre huvudkategorier av hadroner är baryoner, antibaryoner och mesoner. Baryoner består av tre kvarkar (qqq) bundna med stark kraft, och antibaryoner är tre anti-kvarkar ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) bundna. Mesoner är kvarg och antikvark ([latex]q\bar{q}[/latex]) ihopparade.
Vad är skillnaden mellan hadroner och leptoner?
• Kvarkar och leptoner är två kategorier av elementarpartiklarna tillsammans, kända som fermioner.
• Kvarkarna kombineras genom stark kärnväxelverkan för att bilda hadroner; tills nu har inga inre strukturer av leptoner upptäckts, men Hadroner har inre struktur. Leptoner finns som individuella partiklar.
• Hadroner är mer massiva partiklar jämfört med leptoner.
• Leptoner interagerar genom elektromagnetisk och svag kraft, medan kvarkar interagerar genom starka interaktioner.
