Leptonlar ve kuarklar arasındaki temel fark, leptonların doğada bireysel parçacıklar olarak var olabilmelerine karşın kuarkların bulunamamasıdır.
20. yüzyıla kadar insanlar atomların bölünmez olduğuna inanıyorlardı, ancak 20. yüzyıl fizikçileri atomun daha küçük parçalara ayrılabileceğini ve tüm atomların farklı bileşimlerden oluştuğunu keşfettiler. Bu nedenle onlara atom altı parçacıklar diyoruz: yani proton, nötron ve elektron. Ayrıca yapılan araştırmalar atom altı parçacıkların da iç yapıya sahip olduğunu ve daha küçük şeylerden oluştuğunu ortaya koymaktadır. Bu nedenle, bu parçacıklar temel parçacıklar olarak bilinir ve Leptonlar ve Kuarklar bunların iki ana kategorisidir.
Lepton nedir?
Elektronlar, müonlar (µ), tau (Ƭ) dediğimiz parçacıklar ve bunlara karşılık gelen nötrinolar lepton ailesi olarak bilinir. Ayrıca elektron, müon ve tau'nun yükü -1'dir ve birbirlerinden yalnızca kütleden farklıdırlar. Yani; müon elektrondan üç kat, tau ise elektrondan 3500 kat daha büyüktür. Ayrıca, bunlara karşılık gelen nötrinolar nötr ve nispeten kütlesizdir. Aşağıdaki tablo her bir parçacığı ve bunların nerede bulunacağını özetlemektedir.
| 1st Nesil | 2nd Nesil | 3rd Nesil |
| Elektron (e) | Müon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– Atomlarda – Beta radyoaktivitesinde üretilir |
– Kozmik radyasyon tarafından üst atmosferde üretilen büyük sayılar | – Yalnızca laboratuvarlarda gözlemlenir |
| Elektron nötrino (νe) | Muon nötrino (νµ) | Tau nötrino (νƬ) |
|
– Beta radyoaktivite – Nükleer reaktörler – Yıldızlardaki nükleer reaksiyonlarda |
– Nükleer reaktörlerde üretilir – Üst atmosferik kozmik radyasyon |
– Yalnızca laboratuvarlarda oluşturulur |
Ayrıca, bu ağır parçacıkların kararlılığı doğrudan kütleleriyle ilgilidir. Bu nedenle, büyük parçacıklar, daha az kütleli olanlardan daha kısa bir yarı ömre sahiptir. Elektron en hafif parçacıktır; bu yüzden evren elektronlarla doludur ve diğer parçacıklar nadirdir. Müonlar ve tau parçacıkları üretmek için yüksek düzeyde enerjiye ihtiyacımız var. Günümüzde onları sadece yüksek enerji yoğunluğunun olduğu durumlarda görebiliriz. Ayrıca bu parçacıkları parçacık hızlandırıcılarda üretebiliriz. Ayrıca leptonlar birbirleriyle elektromanyetik etkileşim ve zayıf nükleer etkileşim yoluyla etkileşirler. Her lepton parçacığı için antilepton olarak adlandırdığımız anti-parçacıklar vardır. Ve bu anti-leptonlar benzer kütleye ve zıt yüke sahiptir. Örneğin, elektronların anti-parçacığı pozitronlardır.
Kuarklar nedir?
Quark, temel parçacıkların diğer ana kategorisidir. Kuark ailesindeki parçacıkların özelliklerini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz. (Her parçacığın kütlesi adının altındadır. Ancak bu sayıların doğruluğu oldukça tartışmalıdır).
| Şarj | 1st Nesil | 2nd Nesil | 3rd Nesil |
| +2/3 |
Yukarı 0.33 |
Cazibe 1.58 |
Üst 180 |
| -1/2 |
Aşağı 0.33 |
Garip 0.47 |
Alt 4.58 |
Kuarklar, kuark kombinasyonları oluşturmak için güçlü nükleer etkileşim yoluyla birbirleriyle güçlü bir şekilde etkileşime girer. Bu kombinasyonlar Hadronlar olarak bilinir. Aslında şu anda evrenimizde izole kuarklar mevcut değildir. Ayrıca, bu evrendeki tüm kuarkların bir tür hadron içinde olduğunu söylemek mantıklıdır. (En yaygın ve bilinen hadron türleri protonlar ve nötronlardır).
Şekil 01: Temel Parçacıkların Standart Modeli
Ayrıca, kuarkların baryon sayısı olarak bilinen dahili bir özelliği vardır. Tüm kuarkların baryon sayısı 1/3'tür ve anti-kuarkların baryon sayısı -1/3'tür. Ayrıca, temel parçacıkları içeren bir reaksiyonda, baryon sayısı olarak bilinen bu özellik korunur.
Ayrıca, kuarkların lezzet adı verilen başka bir özelliği daha vardır. Tad numarası olarak bilinen parçacığın lezzetini belirtmek için bir sayı atanır. Tatlar, Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) ve benzeri olarak adlandırılır. Yukarı kuark +1'lik bir upness'e sahipken, 0 tuhaflık ve Downness'a sahiptir.
Leptonlar ve Kuarklar Arasındaki Fark Nedir?
Elektronlar, müonlar (µ), tau (Ƭ) ve bunlara karşılık gelen nötrinolar, lepton ailesi olarak bilinirken, kuarklar bir tür temel parçacık ve maddenin temel bir bileşenidir. Her ikisini de karşılaştırırken, leptonlar ve kuarklar arasındaki temel fark, leptonların doğada bireysel parçacıklar olarak var olabilmelerine karşın kuarkların bulunamamasıdır.
Ayrıca, leptonların tamsayı yükleri varken kuarkların kesirli yükleri vardır. Ayrıca, bu parçacıkların maruz kalabileceği kuvvetler göz önüne alındığında leptonlar ve kuarklar arasında bir fark daha vardır. Yani; leptonlar zayıf kuvvet, yerçekimi kuvveti ve elektromanyetik kuvvete, kuarklar ise kuvvetli kuvvet, zayıf kuvvet, yerçekimi kuvveti ve elektromanyetik kuvvete maruz kalır.
Özet – Leptonlar ve Kuarklar
Kısacası, kuarklar ve leptonlar temel parçacıkların iki kategorisidir. Birlikte alındıklarında fermiyonlar olarak bilinirler. Her şeyden önce, leptonlar ve kuarklar arasındaki temel fark, leptonların doğada bireysel parçacıklar olarak var olabilmelerine karşın kuarkların bulunamamasıdır.
