Leptons vs Hadrons
Už viac ako tristo rokov chápeme, že hmota pozostáva z atómov. Predpokladá sa, že atómy sú až do 20. storočia nedeliteľné. Fyzik 20. storočia však zistil, že atóm sa dá rozbiť na menšie kúsky a všetky atómy sú vyrobené z rôznych zložení týchto častíc. Tieto sú známe ako subatomárne častice a menovite protón, neutrón a elektrón.
Ďalší výskum odhaľuje, že tieto častice (subatomárne častice) majú tiež vnútornú štruktúru a sú vyrobené z menších vecí. Tieto častice sú známe ako elementárne častice a leptóny a kvarky sú dve hlavné kategórie elementárnych častíc. Kvarky sú navzájom spojené a vytvárajú väčšiu časticovú štruktúru známu ako hadróny.
Leptons
Častice známe ako elektróny, mióny (µ), tau (Ƭ) a im zodpovedajúce neutrína sú známe ako skupina leptónov. Elektrón, mión a tau majú náboj -1 a líšia sa od seba iba hmotnosťou. Mión je trikrát hmotnejší ako elektrón a tau je 3500-krát hmotnejší ako elektrón. Ich zodpovedajúce neutrína sú neutrálne a relatívne bezhmotné. Každá častica a kde ich nájdete sú zhrnuté v nasledujúcej tabuľke.
| 1st Generácia | 2nd Generácia | 3rd Generácia |
| Elektrón (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) V atómoch b) Vyrába sa v beta rádioaktivite |
a) Veľké množstvá produkované v hornej atmosfére kozmickým žiarením | Pozorované iba v laboratóriách |
| Elektrónové neutríno (νe) | Muónové neutríno (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
a) Beta rádioaktivita b) Jadrové reaktory c) Pri jadrových reakciách vo hviezdach |
a) Vyrobené v jadrových reaktoroch b) Horné atmosférické kozmické žiarenie |
Vytvorené iba v laboratóriách |
Stabilita týchto ťažších častíc priamo súvisí s ich hmotnosťou. Masívne častice majú kratší polčas rozpadu ako tie menej hmotné. Elektrón je najľahšia častica; to je dôvod, prečo je vesmír bohatý na elektróny, ale ostatné častice sú zriedkavé. Na generovanie miónov a častíc tau je potrebná vysoká úroveň energie a v súčasnosti ju možno vidieť iba v prípadoch, keď je vysoká hustota energie. Tieto častice sa môžu vyrábať v urýchľovačoch častíc. Leptóny medzi sebou interagujú elektromagnetickou interakciou a slabou jadrovou interakciou.
Pre každú leptónovú časticu existujú antičastice známe ako antileptóny. Antileptóny majú podobnú hmotnosť a opačný náboj. Antičastica elektrónu je známa ako pozitróny.
Hardrons
Ďalšia hlavná kategória elementárnych častíc je známa ako kvarky. Sú to kvarky hore, dole, podivné, top a bottom. Tieto kvarky majú zlomkový náboj. Kvarky majú tiež anti-častice známe ako antikvarky. Majú rovnakú hmotnosť, ale opačný náboj.
| Poplatok | 1st Generácia | 2nd Generácia | 3rd Generácia |
| +2/3 |
Hore 0,33 |
Charm 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Dole 0,33 |
Zvláštne 0,47 |
Spodok 4,58 |
N. B. hmotnosti častíc zobrazené v spodnej časti sú v GeV/c2.
Tieto častice interagujú silnou silou a vytvárajú väčšie častice známe ako hadróny a hadróny majú celočíselný náboj.
V zásade sa kvarky spájajú so samotnými kvarkami alebo s antikvarkami a vytvárajú stabilné hadróny. Tri hlavné kategórie hadrónov sú baryóny, antibaryóny a mezóny. Baryóny sa skladajú z troch kvarkov (qqq) viazaných silnou silou a antibaryóny sú tri viazané antikvarky ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]). Mezóny sú kvarky a antikvarky ([latex]q\bar{q}[/latex]) spolu spárované.
Aký je rozdiel medzi hadrónmi a leptónmi?
• Kvarky a leptóny sú dve kategórie elementárnych častíc a sú spolu známe ako fermióny.
• Kvarky sa spájajú prostredníctvom silnej jadrovej interakcie a vytvárajú hadróny; doteraz neboli objavené žiadne vnútorné štruktúry leptónov, ale hadróny majú vnútornú štruktúru. Leptóny existujú ako jednotlivé častice.
• Hadróny sú hmotnejšie častice v porovnaní s leptónmi.
• Leptóny interagujú prostredníctvom elektromagnetickej a slabej sily, zatiaľ čo kvarky interagujú prostredníctvom silných interakcií.
