تفاوت کلیدی بین لپتون ها و کوارک ها این است که لپتون ها می توانند به عنوان ذرات منفرد در طبیعت وجود داشته باشند در حالی که کوارک ها نمی توانند.
تا قرن بیستم، مردم بر این باور بودند که اتم ها تقسیم ناپذیر هستند، اما فیزیکدانان قرن بیستم کشف کردند که اتم را می توان به قطعات کوچکتر شکست، و همه اتم ها از ترکیبات مختلفی ساخته شده اند. بنابراین، ما آنها را ذرات زیر اتمی می نامیم: یعنی پروتون، نوترون و الکترون. علاوه بر این، بررسی ها نشان می دهد که ذرات زیراتمی نیز ساختار داخلی دارند و از چیزهای کوچکتر ساخته شده اند. بنابراین، این ذرات به عنوان ذرات بنیادی شناخته می شوند و لپتون ها و کوارک ها دو دسته اصلی آنها هستند.
لپتون ها چیست؟
ذراتی که ما آنها را الکترون، میون (µ)، تاو (Ƭ) و نوترینوهای مربوط به آنها می نامیم، به عنوان خانواده لپتون ها شناخته می شوند. علاوه بر این، الکترون، میون و تاو دارای بار 1- هستند و تنها با جرم آنها تفاوت دارند. به این معنا که؛ جرم میون سه برابر الکترون و تاو 3500 برابر بزرگتر از الکترون است. علاوه بر این، نوترینوهای مربوطه آنها خنثی و نسبتاً بدون جرم هستند. جدول زیر هر ذره و مکان یافتن آنها را خلاصه می کند.
| 1st نسل | 2امین نسل | 3rd نسل |
| الکترون (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– در اتم – تولید شده در رادیواکتیویته بتا |
– تعداد زیادی تولید شده در اتمسفر فوقانی توسط تشعشعات کیهانی | – فقط در آزمایشگاه ها مشاهده شد |
| نوترینوی الکترونی (νe) | میون نوترینو (νµµ) | تاو نوترینو (νƬƬ) |
|
– رادیواکتیویته بتا – راکتورهای هسته ای – در واکنش های هسته ای در ستارگان |
– تولید شده در راکتورهای هسته ای – تشعشعات کیهانی اتمسفر فوقانی |
– فقط در آزمایشگاه تولید می شود |
علاوه بر این، پایداری این ذرات سنگین‌تر مستقیماً با جرم آنها ارتباط دارد.بنابراین، ذرات سنگین نیمه عمر کوتاه تری نسبت به ذرات کم جرم دارند. الکترون سبک ترین ذره است. به همین دلیل است که جهان پر از الکترون است و ذرات دیگر کمیاب هستند. برای تولید میون و ذرات تاو، به سطح بالایی از انرژی نیاز داریم. در حال حاضر، ما می توانیم آنها را فقط در مواردی ببینیم که چگالی انرژی بالایی وجود دارد. علاوه بر این، ما می توانیم این ذرات را در شتاب دهنده های ذرات تولید کنیم. علاوه بر این، لپتون ها با برهم کنش الکترومغناطیسی و برهمکنش هسته ای ضعیف با یکدیگر تعامل دارند. برای هر ذره لپتون، ضد ذرات وجود دارد که ما آن را آنتی لپتون می نامیم. و این ضد لپتون ها جرم مشابه و بار مخالف دارند. برای مثال، ضد ذره الکترون‌ها پوزیترون هستند.
کوارک ها چیست؟
کوارک دسته اصلی دیگر ذرات بنیادی است. ما می توانیم خواص ذرات خانواده کوارک را به صورت زیر خلاصه کنیم. (جرم هر ذره زیر نام خود است. با این حال، صحت این اعداد بسیار قابل بحث است).
| شارژ | 1st نسل | 2امین نسل | 3rd نسل |
| +2/3 |
بالا 0.33 |
جذابیت 1.58 |
برترین 180 |
| -1/2 |
پایین 0.33 |
عجیب 0.47 |
پایین 4.58 |
کوارک ها با برهمکنش هسته ای قوی به شدت با یکدیگر تعامل می کنند و ترکیبی از کوارک ها را تشکیل می دهند. این ترکیبات به هادرون معروف هستند.در واقع، کوارک های جدا شده در حال حاضر در جهان ما وجود ندارند. علاوه بر این، منطقی است که بگوییم همه کوارک های این جهان به شکلی از هادرون هستند. (شایع ترین و شناخته شده ترین انواع هادرون ها پروتون ها و نوترون ها هستند).
شکل 01: مدل استاندارد ذرات بنیادی
علاوه بر این، کوارک ها دارای خاصیت درونی هستند که به نام عدد باریون شناخته می شود. همه کوارک ها دارای عدد باریونی 1/3 و ضد کوارک ها دارای اعداد باریونی -1/3 هستند. علاوه بر این، در یک واکنش شامل ذرات بنیادی، این خاصیت که به عنوان عدد باریون شناخته می شود، حفظ می شود.
علاوه بر این، کوارک ها خاصیت دیگری به نام طعم دارند. یک عدد برای نشان دادن طعم ذره به نام شماره طعم اختصاص داده می شود. طعم ها با نام های Upness (U)، Downness (D)، Strangeness (S) و غیره شناخته می شوند.کوارک بالا دارای بالابودن 1+ است در حالی که 0 غریبی و نزول است.
تفاوت بین لپتون ها و کوارک ها چیست؟
الکترون ها، میون ها (µ)، تاو (Ƭ) و نوترینوهای مربوط به آنها به عنوان خانواده لپتون ها شناخته می شوند، در حالی که کوارک ها نوعی ذره بنیادی و جزء اساسی ماده هستند. هنگام مقایسه هر دو، تفاوت اصلی بین لپتون ها و کوارک ها این است که لپتون ها می توانند به عنوان ذرات منفرد در طبیعت وجود داشته باشند در حالی که کوارک ها نمی توانند.
علاوه بر این، لپتون ها دارای بارهای عدد صحیح هستند در حالی که کوارک ها بارهای کسری دارند. همچنین، تفاوت بیشتری بین لپتون ها و کوارک ها هنگام در نظر گرفتن نیروهایی که این ذرات می توانند متحمل شوند، وجود دارد. به این معنا که؛ لپتون ها تحت نیروی ضعیف، نیروی گرانشی و نیروی الکترومغناطیسی قرار می گیرند، در حالی که کوارک ها تحت نیروی قوی، نیروی ضعیف، نیروی گرانشی و نیروی الکترومغناطیسی قرار می گیرند.
خلاصه - لپتون ها در مقابل کوارک ها
به طور خلاصه، کوارک ها و لپتون ها دو دسته از ذرات بنیادی هستند. وقتی با هم جمع شوند، به عنوان فرمیون شناخته می شوند. مهمتر از همه، تفاوت اصلی بین لپتون ها و کوارک ها این است که لپتون ها می توانند به عنوان ذرات منفرد در طبیعت وجود داشته باشند در حالی که کوارک ها نمی توانند.
