Leptons contra hadrons
Fa més de tres-cents anys que entenem que la matèria està formada per àtoms. Es creu que els àtoms són indivisibles fins al segle XX. Però el físic del segle XX va descobrir que l'àtom es pot trencar en trossos més petits i que tots els àtoms estan fets de diferents composicions d'aquestes partícules. Es coneixen com a partícules subatòmiques i és a dir, el protó, el neutró i l'electró.
Una investigació posterior revela que aquestes partícules (partícules subatòmiques) també tenen estructura interna i estan fetes de coses més petites. Aquestes partícules es coneixen com a partícules elementals, i se sap que els leptons i els quarks són dues categories principals de partícules elementals. Els quarks s'uneixen per formar una estructura de partícules més gran coneguda com a hadrons.
Leptons
Les partícules conegudes com a electrons, muons (µ), tau (Ƭ) i els seus neutrins corresponents es coneixen com a família de leptons. L'electró, el muó i el tau tenen una càrrega de -1 i només es diferencien entre si per la massa. El muó és tres vegades més massiu que l'electró, i tau és 3500 vegades més massiu que l'electró. Els seus neutrins corresponents són neutres i relativament sense massa. Cada partícula i on trobar-les es resumeixen a la taula següent.
| 1st Generació | 2nd Generació | 3rd Generació |
| Electró (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) En àtoms b) Produït en radioactivitat beta |
a) Grans nombres produïts a l'atmosfera superior per radiació còsmica | Només observat als laboratoris |
| Neutrí d'electrons (νe) | Neutrí muònic (νµ) | Neutrí Tau (νƬ) |
|
a) Radioactivitat beta b) Reactors nuclears c) En reaccions nuclears a les estrelles |
a) Produït en reactors nuclears b) Radiació còsmica de l'atmosfera superior |
Només es genera als laboratoris |
L'estabilitat d'aquestes partícules més pesades està directament relacionada amb les seves masses. Les partícules massives tenen una vida mitjana més curta que les menys massives. L'electró és la partícula més lleugera; per això l'univers és abundant amb electrons, però les altres partícules són rares. Per generar muons i partícules tau, es necessita un alt nivell d'energia i en l'actualitat només es pot veure en casos en què hi ha una alta densitat d'energia. Aquestes partícules es poden produir en acceleradors de partícules. Els leptons interactuen entre ells mitjançant la interacció electromagnètica i la interacció nuclear feble.
Per a cada partícula de leptons, hi ha antipartícules conegudes com a antileptons. Els antileptons tenen massa similar i càrrega oposada. L'antipartícula de l'electró es coneix com a positrons.
Hardrons
L' altra categoria principal de partícules elementals es coneix com a quarks. Són quarks amunt, avall, estrany, superior i inferior. Aquests quarks tenen càrregues fraccionades. Els quarks també tenen antipartícules conegudes com a anti-quarks. Tenen la mateixa massa però càrrega oposada.
| Càrrec | 1st Generació | 2nd Generació | 3rd Generació |
| +2/3 |
Amunt 0,33 |
Encant 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Avall 0,33 |
estrany 0,47 |
Baix 4,58 |
N. B. les masses de partícules que es mostren a la part inferior estan en GeV/c2.
Aquestes partícules interaccionen mitjançant una força forta per formar partícules més grans conegudes com hadrons i els hadrons tenen càrrega de nombre enter.
Bàsicament, els quarks es combinen amb els mateixos quarks o amb els antiquarks, per formar hadrons estables. Tres categories principals d'hadrons són els barions, els antibarions i els mesons. Els barions estan formats per tres quarks (qqq) units amb una força forta, i els antibarions són tres antiquarks ([làtex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) units. Els mesons són quark i antiquark ([latex]q\bar{q}[/latex]) aparellats.
Quina diferència hi ha entre hadrons i leptons?
• Els quarks i els leptons són dues categories de partícules elementals i juntes, conegudes com a fermions.
• Els quarks es combinen mitjançant una forta interacció nuclear per formar hadrons; fins ara, no es descobreixen estructures internes de leptons, però els hadrons tenen estructura interna. Els leptons existeixen com a partícules individuals.
• Els hadrons són partícules més massives que els leptons.
• Els leptons interaccionen mitjançant força electromagnètica i feble, mentre que els quarks interaccionen mitjançant interaccions fortes.
