Leptoni protiv hadrona
Već više od tristo godina smatramo da se materija sastoji od atoma. Smatralo se da su atomi nedjeljivi sve do 20. stoljeća. Ali fizičar 20. stoljeća otkrio je da se atom može razbiti na manje komade, a svi atomi su sastavljeni od različitih sastava tih čestica. One su poznate kao subatomske čestice, a to su proton, neutron i elektron.
Daljnje istraživanje otkriva da te čestice (subatomske čestice) također imaju unutarnju strukturu i da su sastavljene od manjih stvari. Te su čestice poznate kao elementarne čestice, a poznato je da su leptoni i kvarkovi dvije glavne kategorije elementarnih čestica. Kvarkovi su povezani zajedno da tvore strukturu većih čestica poznatu kao hadroni.
Leptoni
Čestice poznate kao elektroni, mioni (µ), tau (Ƭ) i njima odgovarajući neutrini poznati su kao obitelj leptona. Elektron, mion i tau imaju naboj -1, a međusobno se razlikuju samo po masi. Mion je tri puta masivniji od elektrona, a tau je 3500 puta masivniji od elektrona. Njihovi odgovarajući neutrini su neutralni i relativno bez mase. Svaka čestica i gdje ih pronaći sažeti su u sljedećoj tablici.
| 1st Generacija | 2nd Generacija | 3rd Generacija |
| Elektron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) U atomima b) Proizvedeno u beta radioaktivnosti |
a) Veliki brojevi proizvedeni u gornjoj atmosferi kozmičkim zračenjem | Opažano samo u laboratorijima |
| Elektronski neutrino (νe) | Muonski neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
a) Beta radioaktivnost b) Nuklearni reaktori c) U nuklearnim reakcijama u zvijezdama |
a) Proizvedeno u nuklearnim reaktorima b) Kozmičko zračenje u gornjoj atmosferi |
Proizvedeno samo u laboratorijima |
Stabilnost ovih težih čestica izravno je povezana s njihovim masama. Masivne čestice imaju kraći poluživot od onih manje masivnih. Elektron je najlakša čestica; zato svemir obiluje elektronima, ali su ostale čestice rijetke. Za generiranje miona i tau čestica potrebna je visoka razina energije, a danas se to može vidjeti samo u slučajevima kada postoji visoka gustoća energije. Te se čestice mogu proizvesti u akceleratorima čestica. Leptoni međusobno djeluju elektromagnetskom interakcijom i slabom nuklearnom interakcijom.
Za svaku leptonsku česticu postoje antičestice poznate kao antileptoni. Antileptoni imaju sličnu masu i suprotan naboj. Antičestica elektrona poznata je kao pozitron.
Hardrons
Druga glavna kategorija elementarnih čestica poznata je kao kvarkovi. Oni su gornji, donji, čudni, gornji i donji kvarkovi. Ovi kvarkovi imaju frakcijski naboj. Kvarkovi također imaju antičestice poznate kao antikvarkovi. Imaju istu masu, ali suprotan naboj.
| Cijena | 1st Generacija | 2nd Generacija | 3rd Generacija |
| +2/3 |
Gore 0,33 |
šarm 1,58 |
Na vrhu 180 |
| -1/2 |
Dolje 0,33 |
Čudno 0,47 |
Dolje 4,58 |
N. B. mase čestica prikazane na dnu su u GeV/c2.
Ove čestice međusobno djeluju snažnom silom kako bi formirale veće čestice poznate kao hadroni, a hadroni imaju cjelobrojni naboj.
U osnovi, kvarkovi se kombiniraju sa samim kvarkovima ili s anti-kvarkovima, kako bi formirali stabilne hadrone. Tri glavne kategorije hadrona su barioni, antibarioni i mezoni. Barioni se sastoje od tri kvarka (qqq) vezana jakom silom, a antibarioni su tri antikvarka ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) vezana. Mezoni su kvark i antikvark ([latex]q\bar{q}[/latex]) upareni zajedno.
Koja je razlika između hadrona i leptona?
• Kvarkovi i leptoni su dvije kategorije elementarnih čestica i uzeti zajedno, poznati kao fermioni.
• Kvarkovi se spajaju kroz snažnu nuklearnu interakciju u obliku hadrona; do sada nisu otkrivene unutarnje strukture leptona, ali hadroni imaju unutarnju strukturu. Leptoni postoje kao pojedinačne čestice.
• Hadroni su masivnije čestice u usporedbi s leptonima.
• Leptoni međusobno djeluju putem elektromagnetske i slabe sile, dok kvarkovi međusobno djeluju putem jakih interakcija.
