Різниця між лептонами та кварками

The ключова різниця між лептонами та кварками - це те лептони можуть існувати як окремі частинки в природі, тоді як кварки не можуть.

До 20 століття люди вважали, що атоми нероздільні, але фізики 20 століття виявили, що атом можна розбити на більш дрібні шматки, а всі атоми виготовлені з різних композицій. Тому ми називаємо їх субатомними частинками: а саме протоном, нейтроном та електроном. Крім того, дослідження виявляють, що субатомні частинки також мають внутрішню структуру і складаються з дрібніших речей. Таким чином, ці частинки відомі як елементарні частинки, а лептони та кварки - їх дві основні категорії.

ЗМІСТ

1. Огляд та ключові відмінності
2. Що таке лептони 
3. Що таке кварки
4. Поплечне порівняння - лептони проти кварків у табличній формі
5. Підсумок

Що таке лептони?

Частинки, які ми називаємо електронами, мюонами (µ), тау (Ƭ) та їх відповідними нейтрино, відомі як сімейство лептонів. Крім того, електрон, мюон і тау мають заряд -1, і вони відрізняються один від одного лише масою. Тобто; мюон втричі масивніший за електрон, а тау в 3500 разів більший за електрон. Більше того, відповідні їм нейтрино є нейтральними та відносно безмасштабними. Наступна таблиця підсумовує кожну частинку та де їх знайти.

1вул Покоління	2другий Покоління	3rd Покоління
Електрон (е)	Мюон (мк)	Тау (Ƭ)
- В атомах - Виробляється в бета-радіоактивності	- Велика кількість утворюється у верхній атмосфері космічним випромінюванням	- Спостерігається лише в лабораторіях
Електронне нейтрино (νе)	Муонне нейтрино (νµ)	Тау нейтрино (νƬ)
- Бета-радіоактивність - Ядерні реактори - В ядерних реакціях у зірок	- Випускається в ядерних реакторах - Верхнє атмосферне космічне випромінювання	- Створюється лише в лабораторіях

Крім того, стійкість цих важчих частинок безпосередньо пов'язана з їх масою. Тому масивні частинки мають коротший період напіврозпаду, ніж менш масивні. Електрон - найлегша частинка; саме тому Всесвіт рясна електронами, а інші частинки - рідкісні. Для генерації мюонів і тау-частинок нам потрібен високий рівень енергії. В даний час ми можемо бачити їх лише в тих випадках, коли висока щільність енергії. Крім того, ми можемо виробляти ці частинки в прискорювачах частинок. Крім того, лептони взаємодіють між собою електромагнітною взаємодією та слабкою ядерною взаємодією. Для кожної частинки лептона існують античастинки, які ми називаємо антилептонами. І ці антилептони мають аналогічну масу та протилежний заряд. Наприклад, античастинками електронів є позитрони.

Що таке кварки?

Кварк - інша основна категорія елементарних частинок. Ми можемо узагальнити властивості частинок сімейства кварків наступним чином. (Маса кожної частинки нижче самої назви. Однак точність цих чисел є дуже дискусійною).

Зарядка	1вул Покоління	2другий Покоління	3rd Покоління
+2/3	Вгору 0,33	Чарівність 1.58	Зверху 180
-1/2	Вниз 0,33	Дивно 0,47	Знизу 4,58

Кварки сильно взаємодіють між собою сильною ядерною взаємодією, утворюючи комбінації кварків. Ці комбінації відомі як Адрони. Насправді, відокремлених кварків у наш час не існує. Більше того, розумно сказати, що всі кварки у цьому Всесвіті знаходяться у певній формі адронів. (Найбільш поширені та відомі типи адронів - протони та нейтрони).

Малюнок 01: Стандартна модель елементарних частинок

Крім того, у кварків є внутрішня властивість, відома як номер баріона. Усі кварки мають номер баріона 1/3, а антикварки - баріонові числа -1/3. Крім того, в реакції з елементарними частинками зберігається ця властивість, відома як баріонове число.

Більше того, кварки мають ще одну властивість, яку називають аромат. Для позначення аромату частинки, відомого як ароматичне число, призначається число. Ароматизатори називають Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) тощо. Вгору кварк має висоту +1, тоді як 0 дивацтва та одут.

Яка різниця між лептонами та кварками?

Електрони, мюони (µ), тау (Ƭ) та їх відповідні нейтрино відомі як сімейство лептонів, а кварки - тип елементарної частинки та основна складова речовини. Порівнюючи обидва, ключова різниця між лептонами та кваками полягає в тому, що лептони можуть існувати як окремі частинки в природі, тоді як кварки не можуть.

Більше того, лептони мають цілі заряди, а кварки - дробові. Також існує додаткова відмінність між лептонами та кварками при розгляді сил, яким можуть бути піддані ці частинки. Тобто; лептони піддаються слабкій силі, гравітаційній силі та електромагнітній силі, тоді як кварки піддаються сильній силі, слабкій силі, гравітаційній силі та електромагнітній силі.

Підсумок - лептони проти кварків

Якщо коротко, кварки та лептони - це дві категорії елементарних частинок. Якщо їх взяти разом, вони відомі як ферміони. Перш за все, ключова відмінність лептонів від кваків полягає в тому, що лептони можуть існувати як окремі частинки в природі, тоді як кварки не можуть.

Довідка:

1. "Лептон". Wikipedia, Фонд Вікімедіа, 30 березня 2019 р., Доступний тут.

Надано зображення:

1. "Стандартна модель елементарних частинок" MissMJ - власна робота завантажувача. Також PBS NOVA [1], Фермілаб, Управління науки, Міністерство енергетики США, Група даних про частинки (Public Domain) через Commons Wikimedia