Leptonok

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] .

Etimológia és történelem

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 ).

Tulajdonságok

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 leptonok generációi

A leptonoknak három generációja létezik:

(plusz a megfelelő antirészecskék ).

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.

Lepton szám

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.

Élettartamok

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.

Misék

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.

Jegyzetek

  1. ↑ A csodálatos világ az atommagban. Kérdések az előadás után . Letöltve: 2014. október 28. Az eredetiből archiválva : 2015. július 15.
  2. ↑ Standard modell . Letöltve: 2015. szeptember 5. Az eredetiből archiválva : 2015. július 25.
  3. ↑ Rosenfeld, L. Nuclear Forces (határozatlan) . – North-Holland Publishing Co , 1948.  
  4. ↑ Egzotikus részecskék Szuperszimmetrikus részecskék (SUSY-részecskék) . Hozzáférés dátuma: 2015. december 16. Az eredetiből archiválva : 2016. március 5.
  5. ↑ Ginzburg I.F. Az alapvető fizika megoldatlan problémái  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2009. - T. 179 . - S. 525-529 . - doi : 10.3367/UFNr.0179.200905d.0525 .

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban