Leptonlar ve Hadronlar
Üç yüz yılı aşkın süredir maddenin atomlardan oluştuğu anlayışımız olmuştur. Atomların 20. yüzyıla kadar bölünmez olduğu düşünülüyordu. Ancak 20. yüzyıl fizikçisi, atomun daha küçük parçalara ayrılabileceğini ve tüm atomların bu parçacıkların farklı bileşimlerinden oluştuğunu keşfetti. Bunlar atom altı parçacıklar ve yani proton, nötron ve elektron olarak bilinir.
İleri araştırmalar, bu parçacıkların (atom altı parçacıklar) da iç yapıya sahip olduğunu ve daha küçük şeylerden oluştuğunu ortaya koyuyor. Bu parçacıklar Temel parçacıklar olarak bilinir ve Leptonlar ve Kuarklar, temel parçacıkların iki ana kategorisi olarak bilinir. Kuarklar, Hadronlar olarak bilinen daha büyük bir parçacık yapısı oluşturmak için birbirine bağlanır.
Leptonlar
Elektronlar, müonlar (µ), tau (Ƭ) ve bunlara karşılık gelen nötrinolar olarak bilinen parçacıklar, lepton ailesi olarak bilinir. Elektron, müon ve tau'nun yükü -1'dir ve birbirlerinden yalnızca kütleden farklıdırlar. Müon elektrondan üç kat, tau ise elektrondan 3500 kat daha ağırdır. Karşılık gelen nötrinoları nötr ve nispeten kütlesizdir. Her parçacık ve onları nerede bulacağınız aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.
| 1st Nesil | 2nd Nesil | 3rd Nesil |
| Elektron (e) | Müon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) Atomlarda b) Beta radyoaktivitesinde üretilir |
a) Kozmik radyasyon tarafından üst atmosferde üretilen büyük sayılar | Yalnızca laboratuvarlarda gözlemlenir |
| Elektron nötrino (νe) | Muon nötrino (νµ) | Tau nötrino (νƬ) |
|
a) Beta radyoaktivite b) Nükleer reaktörler c) Yıldızlardaki nükleer reaksiyonlarda |
a) Nükleer reaktörlerde üretilir b) Üst atmosferik kozmik radyasyon |
Yalnızca laboratuvarlarda üretilir |
Bu daha ağır parçacıkların kararlılığı, kütleleriyle doğrudan ilişkilidir. Büyük parçacıklar, daha az kütleli olanlardan daha kısa bir yarı ömre sahiptir. Elektron en hafif parçacıktır; bu yüzden evren elektronlarla doludur, ancak diğer parçacıklar nadirdir. Müon ve tau parçacıkları üretmek için yüksek düzeyde enerjiye ihtiyaç vardır ve günümüzde sadece yüksek enerji yoğunluğunun olduğu durumlarda görülebilmektedir. Bu parçacıklar parçacık hızlandırıcılarda üretilebilir. Leptonlar birbirleriyle elektromanyetik etkileşim ve zayıf nükleer etkileşim yoluyla etkileşirler.
Her lepton parçacığı için, antileptonlar olarak bilinen anti-parçacıklar vardır. Anti-leptonlar benzer kütleye ve zıt yüke sahiptir. Elektronun anti-parçacığı pozitron olarak bilinir.
Hardrons
Temel parçacıkların diğer ana kategorisi kuarklar olarak bilinir. Bunlar yukarı, aşağı, garip, üst ve alt kuarklardır. Bu kuarkların kesirli yükleri vardır. Kuarklar ayrıca anti-kuarklar olarak bilinen anti-parçacıklara sahiptir. Kütleleri aynı ama yükleri zıt.
| 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 |
N. B. altta gösterilen parçacık kütleleri GeV/c2. şeklindedir.
Bu parçacıklar, hadronlar olarak bilinen daha büyük parçacıklar oluşturmak için güçlü bir kuvvetle etkileşirler ve hadronlar tam sayı yüküne sahiptir.
Temel olarak, kuarklar, kararlı hadronlar oluşturmak için kuarkların kendisiyle veya anti-kuarklarla birleşir. Hadronların üç ana kategorisi baryonlar, antibaryonlar ve mezonlardır. Baryonlar, güçlü bir kuvvetle bağlı üç kuarktan (qqq) oluşur ve antibaryonlar üç anti-kuarktan ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/lateks]) bağlıdır. Mezonlar kuark ve antikuark ([latex]q\bar{q}[/lateks]) birlikte eşleştirilmiştir.
Hadronlar ve Leptonlar arasındaki fark nedir?
• Kuarklar ve leptonlar, temel parçacıkların iki kategorisidir ve fermiyonlar olarak bilinirler.
• Kuarklar, hadronları oluşturmak için güçlü nükleer etkileşim yoluyla birleşir; şimdiye kadar leptonların hiçbir iç yapısı keşfedilmemiştir, ancak Hadronların iç yapısı vardır. Leptonlar bireysel parçacıklar olarak bulunurlar.
• Hadronlar, leptonlara kıyasla daha büyük kütleli parçacıklardır.
• Leptonlar elektromanyetik ve zayıf kuvvet yoluyla etkileşirken, kuarklar güçlü etkileşimler yoluyla etkileşir.
