Põhiline erinevus leptonite ja kvarkide vahel on see, et leptonid võivad looduses eksisteerida üksikute osakestena, samas kui kvargid mitte.
Kuni 20. sajandini uskusid inimesed, et aatomid on jagamatud, kuid 20. sajandi füüsikud avastasid, et aatomit saab purustada väiksemateks tükkideks ja kõik aatomid on valmistatud erinevatest koostistest. Seetõttu nimetame neid subatomaarseteks osakesteks: prootoniteks, neutroniteks ja elektronideks. Lisaks näitavad uuringud, et subatomaarsetel osakestel on ka sisemine struktuur ja need on valmistatud väiksematest asjadest. Seega on need osakesed tuntud kui elementaarosakesed ning leptonid ja kvargid on nende kaks peamist kategooriat.
Mis on leptonid?
Osakesi, mida me nimetame elektronideks, müoonideks (µ), tau (Ƭ) ja neile vastavateks neutriinodeks, nimetatakse leptonite perekonnaks. Lisaks on elektroni, müoni ja tau laeng -1 ja nad erinevad üksteisest ainult massi poolest. See on; müüon on kolm korda massiivsem kui elektron ja tau on 3500 korda suurem kui elektron. Pealegi on nende vastavad neutriinod neutraalsed ja suhteliselt massita. Järgmises tabelis on kokkuvõte iga osakese kohta ja nende leidmise kohta.
| 1st Põlvkond | 2nd Põlvkond | 3rd Põlvkond |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– Aatomites – Toodetud beetaradioaktiivsuses |
– Kosmilise kiirguse poolt tekitatud atmosfääri ülemistes kihtides suur hulk | – Täheldatud ainult laborites |
| Elektronneutriino (νe) | Muonneutriino (νµ) | Tau neutriino (νƬ) |
|
– beetaradioaktiivsus – Tuumareaktorid – Tuumareaktsioonides tähtedes |
– Toodetud tuumareaktorites – Atmosfääri ülaosa kosmiline kiirgus |
– Loodud ainult laborites |
Pealegi on nende raskemate osakeste stabiilsus otseselt seotud nende massiga. Seetõttu on massiivsete osakeste poolestusaeg lühem kui vähemmassiivsetel. Elektron on kõige kergem osake; Seetõttu on universum elektroniderohke ja teised osakesed on haruldased. Muuonide ja tau osakeste genereerimiseks vajame kõrget energiataset. Tänapäeval näeme neid vaid juhtudel, kus on suur energiatihedus. Lisaks saame neid osakesi toota osakeste kiirendites. Lisaks interakteeruvad leptonid üksteisega elektromagnetilise interaktsiooni ja nõrga tuuma vastasmõju kaudu. Iga leptoniosakese jaoks on anti-osakesed, mida me nimetame antileptoniteks. Ja neil antileptonitel on sarnane mass ja vastupidine laeng. Näiteks elektronide antiosakesed on positronid.
Mis on kvargid?
Kvark on teine põhiosakeste kategooria. Kvarkide perekonda kuuluvate osakeste omadused saame kokku võtta järgmiselt. (Iga osakese mass on allpool nimetust. Nende arvude täpsus on aga väga vaieldav).
| Laadige | 1st Põlvkond | 2nd Põlvkond | 3rd Põlvkond |
| +2/3 |
Üles 0,33 |
Võlu 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Alla 0,33 |
Imelik 0,47 |
Alumine 4.58 |
Kvargid interakteeruvad üksteisega tugeva tuuma vastasmõju kaudu, moodustades kvarkide kombinatsioone. Neid kombinatsioone tuntakse hadronitena. Tegelikult pole isoleeritud kvarke meie universumis praegu olemas. Lisaks on mõistlik väita, et kõik selle universumi kvargid on mingil kujul hadronid. (Kõige levinumad ja tuntud hadronite tüübid on prootonid ja neutronid).
Joonis 01: elementaarosakeste standardmudel
Pealegi on kvarkidel sisemine omadus, mida tuntakse barüoninumbrina. Kõigi kvarkide barüoniarv on 1/3 ja antikvarkide barüoniarv -1/3. Lisaks säilib elementaarosakesi hõlmavas reaktsioonis see barüoniarvuna tuntud omadus.
Lisaks on kvarkidel veel üks omadus, mida nimetatakse maitseks. Maitsenumbrina tuntud osakese maitse tähistamiseks on määratud number. Maitseid nimetatakse Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) ja nii edasi. Üles kvargi tõus on +1, samas kui 0 kummalisust ja madalseisu.
Mis vahe on leptonitel ja kvarkidel?
Elektronid, muuonid (µ), tau (Ƭ) ja neile vastavad neutriinod on tuntud leptonite perekonnana, samas kui kvargid on teatud tüüpi elementaarosakesed ja aine põhikoostisosa. Mõlema võrdlemisel on peamine erinevus leptonite ja kvarkide vahel see, et leptonid võivad looduses eksisteerida üksikute osakestena, samas kui kvargid mitte.
Lisaks on leptonitel täisarvulised laengud, samas kui kvarkidel on murdlaengud. Samuti on leptonite ja kvarkide vahel veel üks erinevus, kui arvestada jõududega, millele need osakesed võivad mõjuda. See on; leptonid on allutatud nõrgale jõule, gravitatsioonijõule ja elektromagnetilisele jõule, kvarkidele aga tugev jõud, nõrk jõud, gravitatsioonijõud ja elektromagnetjõud.
Kokkuvõte – Leptonid vs Quarks
Lühid alt öeldes on kvargid ja leptonid kaks elementaarosakeste kategooriat. Kui neid kokku võtta, tuntakse neid fermionidena. Peamine erinevus leptonite ja kvarkide vahel seisneb eelkõige selles, et leptonid võivad looduses eksisteerida üksikute osakestena, samas kui kvargid mitte.
