Leptons vs Hadrons
Det har været vores forståelse i over tre hundrede år, at stof består af atomer. Atomer menes at være udelelige indtil det 20. århundrede. Men det 20. århundredes fysiker opdagede, at atomet kan brydes i mindre stykker, og alle atomerne er lavet af forskellige sammensætninger af disse partikler. Disse er kendt som subatomære partikler og nemlig protonen, neutronen og elektronen.
Yderligere undersøgelse afslører, at disse partikler (subatomære partikler) også har indre struktur og er lavet af mindre ting. Disse partikler er kendt som elementære partikler, og leptoner og kvarker er kendt for at være to hovedkategorier af elementære partikler. Kvarker er bundet sammen for at danne en større partikelstruktur kendt som Hadrons.
Leptons
Partikler kendt som elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) og deres tilsvarende neutrinoer er kendt som leptonfamilien. Elektron, muon og tau har en ladning på -1, og de adskiller sig kun fra hinanden fra massen. Myonen er tre gange mere massiv end elektronen, og tau er 3500 gange mere massiv end elektronen. Deres tilsvarende neutrinoer er neutrale og relativt masseløse. Hver partikel og hvor man kan finde dem er opsummeret i følgende tabel.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) I atomer b) Produceret i beta-radioaktivitet |
a) Store tal produceret i den øvre atmosfære af kosmisk stråling | Observeret kun i laboratorier |
| Electron neutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
a) Beta-radioaktivitet b) Atomreaktorer c) I kernereaktioner i stjernerne |
a) Produceret i atomreaktorer b) Øvre atmosfærisk kosmisk stråling |
Kun genereret i laboratorier |
Stabiliteten af disse tungere partikler er direkte relateret til deres masser. Massive partikler har en kortere halveringstid end de mindre massive. Elektronen er den letteste partikel; derfor er universet rigeligt med elektroner, men de andre partikler er sjældne. For at generere myoner og tau-partikler er der behov for et højt energiniveau, og det kan i dag kun ses i tilfælde, hvor der er en høj energitæthed. Disse partikler kan fremstilles i partikelacceleratorer. Leptoner interagerer med hinanden ved den elektromagnetiske interaktion og svage nukleare interaktion.
For hver leptonpartikel er der antipartikler kendt som antileptoner. Anti-leptoner har lignende masse og modsat ladning. Elektronens antipartikel er kendt som positroner.
Hardrons
Den anden hovedkategori af elementarpartiklerne er kendt som kvarker. De er op-, ned-, mærkelige, top- og bundkvarker. Disse kvarker har brøkladninger. Kvarker har også anti-partikler kendt som anti-kvarker. De har samme masse, men modsat ladning.
| 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 |
N. B. partikelmasser vist i bunden er i GeV/c2.
Disse partikler interagerer gennem stærk kraft for at danne større partikler kendt som hadroner og hadroner har heltalladning.
Dybest set kombineres kvarker med kvarker selv eller med anti-kvarker for at danne stabile hadroner. Tre hovedkategorier af hadroner er baryoner, antibaryoner og mesoner. Baryoner består af tre kvarker (qqq) bundet med stærk kraft, og antibaryoner er tre anti-kvarker ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) bundet. Mesoner er kvark og antikvark ([latex]q\bar{q}[/latex]) parret sammen.
Hvad er forskellen mellem hadroner og leptoner?
• Kvarker og leptoner er to kategorier af elementarpartikler og taget sammen, kendt som fermioner.
• Kvarkerne kombineres gennem stærk nuklear interaktion for at danne hadroner; indtil nu er ingen interne strukturer af leptoner opdaget, men Hadroner har indre struktur. Leptoner eksisterer som individuelle partikler.
• Hadroner er mere massive partikler sammenlignet med leptoner.
• Leptoner interagerer gennem elektromagnetisk og svag kraft, mens kvarker interagerer gennem stærke interaktioner.
