Leptons vs Hadrons
Me oleme juba üle kolmesaja aasta mõistnud, et mateeria koosneb aatomitest. Arvatakse, et aatomid on jagamatud kuni 20. sajandini. Kuid 20. sajandi füüsik avastas, et aatomit saab purustada väiksemateks tükkideks ja kõik aatomid on valmistatud nende osakeste erinevast koostisest. Neid nimetatakse subatomilisteks osakesteks ja nimelt prootoniteks, neutroniteks ja elektronideks.
Edasine uurimine paljastab, et ka nendel osakestel (subatomilistel osakestel) on sisemine struktuur ja need on valmistatud väiksematest asjadest. Neid osakesi nimetatakse elementaarosakesteks ning leptonid ja kvargid on teadaolev alt kaks põhiosakeste kategooriat. Kvargid on omavahel seotud, et moodustada suurem osakeste struktuur, mida nimetatakse hadroniteks.
Leptons
Osakesi, mida tuntakse elektronidena, müüonidena (µ), tau (Ƭ) ja neile vastavaid neutriinosid nimetatakse leptonite perekonnaks. Elektroni, müüoni ja tau laeng on -1 ja nad erinevad üksteisest ainult massi poolest. Müon on kolm korda massiivsem kui elektron ja tau on 3500 korda massiivsem kui elektron. Nende vastavad neutriinod on neutraalsed ja suhteliselt massita. Iga osake ja nende leidmiskoht on kokku võetud järgmises tabelis.
| 1st Põlvkond | 2nd Põlvkond | 3rd Põlvkond |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) Aatomites b) Toodetud beetaradioaktiivsuses |
a) Kosmilise kiirguse poolt tekitatud atmosfääri ülemistes kihtides suur hulk | Täheldatud ainult laborites |
| Elektronneutriino (νe) | Muonneutriino (νµ) | Tau neutriino (νƬ) |
|
a) Beetaradioaktiivsus b) Tuumareaktorid c) Tuumareaktsioonides tähtedes |
a) Toodetud tuumareaktorites b) Ülemine atmosfääri kosmiline kiirgus |
Loodud ainult laborites |
Nende raskemate osakeste stabiilsus on otseselt seotud nende massiga. Massiivsetel osakestel on lühem poolestusaeg kui vähemmassiivsetel. Elektron on kõige kergem osake; seepärast on universumis külluslikult elektrone, kuid teised osakesed on haruldased. Müonite ja tau osakeste genereerimiseks on vaja kõrget energiataset ja tänapäeval võib seda näha vaid juhtudel, kus on suur energiatihedus. Neid osakesi saab toota osakeste kiirendites. Leptonid interakteeruvad üksteisega elektromagnetilise ja nõrga tuuma vastasmõju kaudu.
Iga leptoniosakese jaoks on anti-osakesed, mida nimetatakse antileptoniteks. Anti-leptonitel on sarnane mass ja vastupidine laeng. Elektroni antiosakest tuntakse positronitena.
Hardrons
Teine põhiosakeste kategooria on tuntud kvarkidena. Need on üles, alla, kummalised, ülemised ja alumised kvargid. Nendel kvarkidel on fraktsionaalsed laengud. Kvarkidel on ka anti-osakesi, mida nimetatakse antikvarkideks. Neil on sama mass, kuid vastupidine laeng.
| 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 |
N. B. allosas näidatud osakeste massid on ühikutes GeV/c2.
Need osakesed interakteeruvad tugeva jõu kaudu, moodustades suuremaid osakesi, mida nimetatakse hadroniteks ja hadronitel on täisarvuline laeng.
Põhimõtteliselt ühinevad kvargid kvarkide enda või antikvarkidega, moodustades stabiilsed hadronid. Kolm peamist hadronite kategooriat on barüonid, antibarüonid ja mesonid. Barüonid koosnevad kolmest tugeva jõuga seotud kvargist (qqq) ja antibarüonid on seotud kolmest antikvargist ([lateks]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]). Mesonid on kvark ja antikvark ([lateks]q\bar{q}[/lateks]), mis on omavahel paaris.
Mis vahe on hadronitel ja leptonitel?
• Kvargid ja leptonid on kaks elementaarosakeste kategooriat, mida nimetatakse fermioonideks.
• Kvargid ühinevad läbi tugeva tuuma vastasmõju, moodustades hadroneid; siiani pole leptonite sisestruktuure avastatud, küll aga on hadronitel sisemine struktuur. Leptonid eksisteerivad üksikute osakestena.
• Hadronid on leptonitega võrreldes massiivsemad osakesed.
• Leptonid interakteeruvad elektromagnetilise ja nõrga jõu kaudu, kvargid aga tugeva vastasmõju kaudu.
