Lepton ( l ) | |
---|---|
Összetett | alapvető részecske |
Egy család | Fermion |
Generáció | Mindhárom generációból vannak leptonok |
Részt vesz az interakciókban | Gravitációs [1] , gyenge és elektromágneses |
Antirészecske | Antilepton ( l ) |
Típusok száma | 6 ( elektron , elektron neutrínó , müon , müon neutrínó , tau lepton , tau neutrínó ) |
kvantumszámok | |
Elektromos töltés |
−1 e (töltött leptonok), 0 (neutrínók), +1 e (töltött antileptonok) |
színtöltés | 0 |
barionszám | 0 |
Spin | 1⁄2 g _ _ _ |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A leptonok ( görögül λεπτός - fény) olyan alapvető részecskék , amelyek egy fél egész szám spinűek , és nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban . A kvarkokkal és a mérőbozonokkal együtt a leptonok a Standard Modell szerves részét képezik [2] .
A "lepton" nevet L. Rosenfeld javasolta ( K. Möller javaslatára ) 1948-ban [3] , és azt a tényt tükrözte, hogy az akkoriban ismert összes lepton sokkal könnyebb volt, mint a barionok osztályába tartozó nehéz részecskék ( βαρύς). - nehéz). Mára a kifejezés etimológiája már nem teljesen összhangban van a tényállással, mivel az 1977-ben felfedezett tau lepton körülbelül kétszer olyan nehéz, mint a legkönnyebb barionok ( proton és neutron ).
Minden lepton fermion , ami azt jelenti, hogy forgásuk 1/2. A leptonok a kvarkokkal együtt (amelyek mind a négy kölcsönhatásban részt vesznek, beleértve az erős kölcsönhatást is) az alapvető fermionok osztályát alkotják – olyan részecskék, amelyek anyagot alkotnak, és amelyeknek – amennyire ez ismert – nincs belső szerkezetük.
Annak ellenére, hogy eddig nem találtak kísérleti utalásokat a leptonok nem pontszerű szerkezetére, kísérletek folynak olyan elméletek felállítására, amelyekben a leptonok (és az alapvető fermionok egy másik csoportja - kvarkok) összetett objektumok lennének. A kvarkokat és leptonokat alkotó hipotetikus részecskék munkaneve preonok .
A leptonok hipotetikus szuperpartnerei a bozonok, a szleptonok [4] .
A leptonoknak három generációja létezik:
Így minden generáció tartalmaz egy negatív töltésű (-1 e töltésű) leptont , egy pozitív töltésű (+1 e töltésű) antileptont, valamint semleges neutrínókat és antineutrínókat. Mindegyikük tömege nem nulla , bár a neutrínó tömege nagyon kicsi más elemi részecskék tömegéhez képest (egy elektronneutrínónál kevesebb, mint 1 elektronvolt ).
Szimbólum | Név | Díj | Súly |
---|---|---|---|
Első generáció | |||
e -_ | Elektron | −1 | 0,510998910(13 ) MeV / c² |
v e | Elektronikus neutrínó | 0 | < 2 eV / s² |
Második generáció | |||
μ − | Muon | −1 | 105,6583668(38) MeV / s² |
νμ _ | Muon neutrínó | 0 | < 0,19 MeV / c² |
harmadik generáció | |||
τ − | Tau lepton | −1 | 1776,84(17) MeV / s² |
ν τ | Tau neutrínó | 0 | < 18,2 MeV / s² |
A "klasszikus" (azaz viszonylag könnyű és gyenge kölcsönhatásban részt vevő) leptonok lehetséges generációinak számát a Z 0 bozon bozon bozon szélességének mérésére vonatkozó kísérletekből állapították meg - ez három. Szigorúan véve ez nem zárja ki a „steril” (nem vesznek részt a gyenge kölcsönhatásban ) vagy a nagyon nehéz (több tíz GeV tömegű, a névvel ellentétben) leptongenerációinak lehetőségét. A leptonok generációinak számát még nem magyarázták meg a meglévő elméletek. Szinte minden, az Univerzumban megfigyelt folyamat pontosan ugyanúgy nézne ki, ha a leptonok csak egy generációja létezne [5] .
A leptonok mérőbozonokkal való kapcsolata nem a generációtól függ, vagyis a gyenge és elektromágneses kölcsönhatás szempontjából például az elektron megkülönböztethetetlen a müontól és a tau leptontól. Ezt a tulajdonságot (lepton univerzalitás) kísérletileg igazolták a Z-bozon bomlási szélességének mérésével, valamint a müon és tau lepton élettartamának mérésével.
Minden töltött lepton (elektron, müon, tau lepton) egy könnyű semleges leptonnak – egy neutrínónak – felel meg. Korábban azt hitték, hogy minden leptongenerációnak megvan a maga (ún. íz - angol ízből ) lepton töltése , vagyis a lepton csak a generációjából származó antileptonnal együtt keletkezhet, így a számbeli különbség. Az egyes generációk leptonjainak és antileptonjainak száma zárt rendszerben állandó volt. Ezt a különbséget elektron-, müon- vagy tau leptonszámnak nevezzük, a kérdéses generációtól függően. A lepton leptonszáma +1, az antileptoné -1.
A neutrínó oszcillációinak felfedezésével kiderült, hogy ez a szabály megsértődik: az elektronneutrínó müonná vagy tau-neutrínóvá változhat, stb. Így az íz leptonszám nem marad meg. Azonban még nem fedeztek fel olyan folyamatokat, amelyekben a teljes leptonszám (nemzedéktől függetlenül) nem marad meg. A leptonszámot néha lepton töltésnek is nevezik, bár az elektromos töltéssel ellentétben nincs hozzá mérőmező . A leptonszám megmaradásának törvénye kísérleti tény, és még nincs általánosan elfogadott elméleti igazolása. A Standard Modell modern kiterjesztései, amelyek egyesítik az erős és elektrogyenge kölcsönhatásokat, olyan folyamatokat jósolnak, amelyek nem őrzik meg a leptonszámot. Alacsony energiájú megnyilvánulásaik a még feltáratlan neutrínó-antineutrínó oszcillációk és a neutrínó nélküli kettős béta-bomlás , amelyek két egységgel változtatják meg a leptonszámot.
A töltött leptonok közül csak a legkönnyebb, az elektron (és ennek antirészecskéje, a pozitron ) stabil. A nehezebb töltésű leptonok könnyebbekké bomlanak. Például egy negatív müon elektronná, elektron-antineutrínóvá és müonneutrínóvá bomlik (látható, hogy ebben a folyamatban mind a teljes, mind az ízleptonszám megmarad), körülbelül 2 μs élettartammal . Egy tau lepton (élettartam kb. 3⋅10-13 s ) nemcsak leptonok, hanem könnyű hadronok ( kaonok és pionok ) kibocsátásával is lebomolhat . A neutrínók bomlását nem észlelték, és jelenleg stabilnak tekinthetők.
A töltött leptonok tömegére vonatkozóan számos egyszerű empirikus szabályszerűséget kaptak, mint például a Koide- képlet és a Barut-formula , amelyeknek nincs általánosan elfogadott elméleti magyarázata.
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
|
Részecskék a fizikában | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
alapvető részecskék |
| ||||||||||||
Kompozit részecskék |
| ||||||||||||