Universalclimate.com

Vad är skillnaden mellan kvarkar & leptoner?

Vad är skillnaden mellan kvarkar & leptoner?

Partikelfysik är delfältet i fysik som behandlar studiet av elementära subatomära partiklar--de partiklar som bygger upp atomerna. I början av 1900-talet gjordes många experimental genombrott som föreslog att atomer, som ansågs vara den minsta delen av frågan, var består av ännu mindre partiklar. Nya teorier utformades för att förklara detta (som den vanliga modellen för partikelfysik), många nya experiment var utformade (med utrustning såsom partikelacceleratorer) och gradvis blev det klart att de partiklar som utgör atomer kan delas upp ytterligare. Två exempel på sådana partiklar är kvarkar och leptoner, och medan dessa typer av partiklar har mycket gemensamt, deras olikheter är ofta skarp.

Kvarkar och leptoner är både grundläggande partiklar

(Namngiven av nobelpristagaren Murray Gell-Mann efter ett citat i boken "Finnegans vakna" av James Joyce) kvarkar och leptoner tros för närvarande vara den mest grundläggande partiklar som finns; det vill säga inte kan de delas upp i ytterligare konstituerande partiklar. Kvarkar och leptoner är också inte själva partiklar; snarare hänvisar de till familjer av partiklar, var och en innehåller sex medlemmar. Familjen quark av partiklar består av upp, ner, övre, nedre, charm och strange partiklar, medan leptons består av elektron, elektronneutrino, myon, myon neutrino, tau och tau neutrino partiklarna. Det finns också antiparticles associeras med varje partikel, antiparticle är spegeln motsatsen motsvarande partikeln (t.ex. med motsatt laddning).

Leptoner har heltal laddning; Kvarkar har fraktionerad laddning

Leptoner har en elektrisk laddning av antingen en grundläggande laddning enhet (definierat som laddningen av en enda elektron), elektronen, myon eller tau, eller utan kostnad, för motsvarande neutrinosna. Kvarkar, å andra sidan, ha varje fraktionerad avgifter (+/-1/3 eller +/-2/3, beroende på Kvarken). När dessa kvarkar grupperas tillsammans, summan av sina avgifter alltid lägger upp till en integer avgift. Exempel: om två upp kvarkar och en ner quark (med anklagelser om + 2/3 och -1/3, respektive) är grupperade, summan av avgifterna som lägger upp till + 1, och en ny partikel skapas. Denna nya partikel är protonen, en av de viktigaste komponenterna i den atomära-nucleusen.

Leptons kan existera fritt. Kvarkar kan inte

Även om kvarkar alla har en fraktionerad avgift, kommer en kvark aldrig fritt finns i naturen; Detta beror på en grundläggande kraft som kallas "starka kraft." Den starka kraften, som medieras av kraft-transporterar partiklar som kallas gluons, agerar inom kärnan i atomer och håller kvarkar lockas till en annan. Kraften mellan kvarkar ökar när de flyttar isär, att säkerställa att en gratis quark aldrig påträffas. Fältet för studier tillägnad samspelet mellan kvarkar och gluons kallas quantum chromodynamics (QCD). Leptoner, å andra sidan, är mycket "oberoende" partiklar och kan isoleras.

Kvarkar och leptoner är föremål för olika grundläggande styrkor

Det finns fyra grundläggande krafterna i naturen: den starka kraften (som håller samman atomkärnor och kvarkar), den svaga kraften (som ansvarar för radioaktivt sönderfall), den elektromagnetiska kraften (som hjälper dig hålla atomer tillsammans) och gravitationskraften (som fungerar något föremål med massa eller energi i universum). Kvarkar omfattas alla grundläggande krafter; leptoner, å andra sidan, är föremål för alla krafter utom den starka kraften. Detta beror den starka kraften har en mycket kort räckvidd, vanligtvis mindre än en atom-nucleus; Därför är den starka kraften vanligtvis begränsad till detta område. De svaga, elektromagnetiska och gravitationella krafterna, å andra sidan, kan fungera över ett mycket större avstånd än den starka kraften kan.