Nøgleforskellen mellem leptoner og kvarker er, at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, hvorimod kvarker ikke kan.
Indtil det 20. århundrede troede folk, at atomer er udelelige, men det 20. århundredes fysikere opdagede, at atomet kan brydes i mindre stykker, og alle atomer er lavet af forskellige sammensætninger. Derfor kalder vi dem subatomære partikler: nemlig protonen, neutronen og elektronen. Desuden afslører undersøgelser, at subatomære partikler også har indre struktur og er lavet af mindre ting. Disse partikler er således kendt som elementære partikler, og leptoner og kvarker er deres to hovedkategorier.
Hvad er leptoner?
Partikler, som vi kalder elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) og deres tilsvarende neutrinoer er kendt som leptonfamilien. Desuden har elektron, muon og tau en ladning på -1, og de adskiller sig kun fra hinanden fra massen. Det er; myonen er tre gange mere massiv end elektronen, og tau er 3500 gange større end elektronen. Desuden er deres tilsvarende neutrinoer neutrale og relativt masseløse. Følgende tabel opsummerer hver partikel, og hvor man kan finde dem.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– I atomer – Produceret i beta-radioaktivitet |
– Store tal produceret i den øvre atmosfære af kosmisk stråling | – Kun observeret i laboratorier |
| Electron neutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
– Beta-radioaktivitet – Atomreaktorer – I atomreaktioner i stjernerne |
– Produceret i atomreaktorer – Øvre atmosfærisk kosmisk stråling |
– Kun genereret i laboratorier |
Desuden er stabiliteten af disse tungere partikler direkte relateret til deres masser. Derfor har massive partikler en kortere halveringstid end de mindre massive. Elektronen er den letteste partikel; derfor er universet rigeligt med elektroner, og de andre partikler er sjældne. For at generere myoner og tau-partikler har vi brug for et højt niveau af energi. I dag kan vi kun se dem i tilfælde, hvor der er en høj energitæthed. Desuden kan vi producere disse partikler i partikelacceleratorer. Derudover interagerer leptoner med hinanden ved elektromagnetisk interaktion og svag nuklear interaktion. For hver leptonpartikel er der anti-partikler, vi kalder antileptoner. Og disse anti-leptoner har lignende masse og modsat ladning. For eksempel er elektronernes antipartikel positroner.
Hvad er Quarks?
Quark er den anden hovedkategori af elementarpartikler. Vi kan opsummere egenskaberne for partikler i kvarkfamilien som følger. (Massen af hver partikel er under selve navnet. Nøjagtigheden af disse tal er dog meget diskutabel).
| Charge | 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| +2/3 |
Op 0,33 |
Charm 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Ned 0,33 |
Strange 0,47 |
Bund 4,58 |
Kvarker interagerer stærkt med hinanden ved stærk nuklear interaktion for at danne kombinationer af kvarker. Disse kombinationer er kendt som Hadrons. Faktisk eksisterer isolerede kvarker ikke i vores univers på nuværende tidspunkt. Desuden er det rimeligt at sige, at alle kvarkerne i dette univers er i en form for hadroner. (De mest almindelige og kendte typer af hadroner er protoner og neutroner).
Figur 01: Standardmodel for elementarpartikler
Desuden har kvarker en intern egenskab kendt som baryonnummeret. Alle kvarker har et baryontal på 1/3, og antikvarker har baryontal -1/3. Desuden bevares denne egenskab kendt som baryontallet i en reaktion, der involverer elementarpartikler.
Desuden har kvarker en anden egenskab kaldet smagen. Et nummer er tildelt for at angive smagen af partiklerne kendt som smagsnummeret. Smagene omtales som Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) og så videre. Up-quark har en upness på +1, mens 0 strangeness og downness.
Hvad er forskellen mellem leptoner og kvarker?
Elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) og deres tilsvarende neutrinoer er kendt som leptonfamilien, mens kvarker er en type elementarpartikel og en grundlæggende bestanddel af stof. Når man sammenligner begge, er den vigtigste forskel mellem leptoner og kvarker, at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, hvorimod kvarker ikke kan.
Yderuden har leptoner heltalsladninger, mens kvarker har brøkladninger. Der er også en yderligere forskel mellem leptoner og kvarker, når man overvejer de kræfter, disse partikler kan blive udsat for. Det er; leptonerne udsættes for svag kraft, gravitationskraft og elektromagnetisk kraft, hvorimod kvarker udsættes for stærk kraft, svag kraft, gravitationskraft og elektromagnetisk kraft.
Opsummering – Leptons vs Quarks
Kort sagt er kvarker og leptoner to kategorier af elementarpartiklerne. Når de tages sammen, er de kendt som fermioner. Frem for alt er den vigtigste forskel mellem leptoner og kvarker, at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, hvorimod kvarker ikke kan.
