Leptoner

Leptoner ( græsk λεπτός  - lys) er fundamentale partikler med et halvt heltals spin , som ikke deltager i den stærke vekselvirkning . Sammen med kvarker og gauge bosoner udgør leptoner en integreret del af standardmodellen [2] .

Etymologi og historie

Navnet "lepton" blev foreslået af L. Rosenfeld (efter forslag fra K. Möller ) i 1948 [3] og afspejlede det faktum, at alle leptoner kendt på det tidspunkt var meget lettere end tunge partikler inkluderet i klassen af ​​baryoner ( βαρύς).  - tung). Nu er udtrykkets etymologi ikke længere helt i overensstemmelse med tingenes faktiske tilstand, eftersom den taulepton , der blev opdaget i 1977 , er omtrent dobbelt så tung som de letteste baryoner ( proton og neutron ).

Egenskaber

Alle leptoner er fermioner , hvilket betyder, at deres spin er 1/2. Leptoner udgør sammen med kvarker (som deltager i alle fire vekselvirkninger , inklusive den stærke), klassen af ​​fundamentale fermioner  - partikler, der udgør stoffet, og som, så vidt det vides, ikke har nogen indre struktur.

På trods af at der indtil nu ikke er fundet nogen eksperimentelle indikationer på leptonernes ikke-punktstruktur, forsøges der at konstruere teorier, hvor leptoner (og en anden gruppe fundamentale fermioner  - kvarker) ville være sammensatte objekter. Arbejdsnavnet for de hypotetiske partikler, der udgør kvarker og leptoner, er præoner .

Hypotetiske superpartnere af leptoner er bosoner, sleptoner [4] .

Generationer af leptoner

Der er tre generationer af leptoner:

• første generation: elektron , elektron neutrino
• anden generation: myon , muon neutrino
• tredje generation: tau lepton , tau neutrino

Hver generation inkluderer således en negativt ladet (med ladning −1 e ) lepton, en positivt ladet (med ladning +1 e ) antilepton og neutrale neutrinoer og antineutrinoer. Alle har en masse , der ikke er nul , selvom neutrinomassen er meget lille sammenlignet med masserne af andre elementære partikler (mindre end 1 elektronvolt for en elektronneutrino).

Antallet af mulige generationer af "klassiske" (det vil sige relativt lette og involveret i svag interaktion) leptoner blev fastslået ud fra eksperimenter med måling af henfaldsbredden af ​​Z 0 bosonen  - den er lig med tre. Strengt taget udelukker dette ikke muligheden for eksistensen af ​​"sterile" (ikke deltager i den svage interaktion ) eller meget tunge (med en masse på mere end flere titus GeV, i modsætning til navnet) generationer af leptoner. Antallet af generationer af leptoner er endnu ikke blevet forklaret inden for de eksisterende teorier. Næsten alle processer observeret i universet ville se nøjagtig ens ud, hvis der kun var én generation af leptoner [5] .

Forbindelsen af ​​leptoner med gauge bosoner afhænger ikke af generationen, det vil sige fra synspunktet om den svage og elektromagnetiske interaktion, for eksempel, kan elektronen ikke skelnes fra myonen og tau leptonen. Denne egenskab (lepton-universalitet) er blevet verificeret eksperimentelt i målinger af Z-boson-henfaldsbredden og i målinger af muon- og tau-lepton-levetid.

Lepton nummer

Hver ladet lepton (elektron, myon, tau lepton) svarer til en let neutral lepton - en neutrino. Man troede tidligere, at hver generation af leptoner har sin egen (såkaldte flavor  - fra engelsk  flavor ) leptonladning , - med andre ord kan en lepton kun opstå sammen med en antilepton fra sin generation, således at forskellen i antallet af leptoner og antileptoner af hver generation i et lukket system var konstant. Denne forskel kaldes elektron-, muon- eller taulepton-tallet, afhængigt af den pågældende generation. Leptonens leptonnummer er +1, antileptonet er -1.

Med opdagelsen af ​​neutrino-oscillationer blev det konstateret, at denne regel er overtrådt: en elektronneutrino kan blive til en myon- eller tau-neutrino osv. Således bevares smagsleptontallet ikke. Processer, hvor det samlede leptonantal (uafhængig af generationen) ikke ville blive bevaret, er dog endnu ikke blevet opdaget. Leptonnummeret kaldes undertiden leptonladningen, selvom det ikke har noget målefelt forbundet med det, i modsætning til den elektriske ladning . Loven om bevarelse af leptontallet er et eksperimentelt faktum og har endnu ikke en almindeligt accepteret teoretisk begrundelse. Moderne udvidelser af standardmodellen , der kombinerer stærke og elektrosvage interaktioner, forudsiger processer, der ikke bevarer leptontallet. Deres lavenergi-manifestationer kan være endnu uopdagede neutrino-antineutrino-oscillationer og neutrinoløst dobbelt beta-henfald , som ændrer leptontallet med to enheder.

Levetider

Af de ladede leptoner er kun den letteste af dem, elektronen (og dens antipartikel, positronen ), stabil. Tyngre ladede leptoner henfalder til lettere. For eksempel henfalder en negativ myon til en elektron, en elektron-antineutrino og en myon-neutrino (det ses, at både det samlede antal og smagsleptontal bevares i denne proces) med en levetid på omkring 2 μs . En tau lepton (levetid ca. 3⋅10 −13  s ) kan henfalde med emission af ikke kun leptoner, men også lette hadroner ( kaoner og pioner ). Der er ikke påvist nogen henfald af neutrinoer, og de anses i øjeblikket for at være stabile.

Masser

For masserne af ladede leptoner er der opnået flere simple empiriske regelmæssigheder, såsom Koide- formlen og Barut-formlen , som ikke har nogen almindeligt accepteret teoretisk forklaring.

Noter

1. ↑ Den fantastiske verden inde i atomkernen. Spørgsmål efter foredraget . Hentet 28. oktober 2014. Arkiveret fra originalen 15. juli 2015. (ubestemt)
2. ↑ Standardmodel . Hentet 5. september 2015. Arkiveret fra originalen 25. juli 2015. (ubestemt)
3. ↑ Rosenfeld, L. Nuclear Forces (ubestemt) . — North-Holland Publishing Co , 1948.  
4. ↑ Eksotiske partikler Supersymmetriske partikler (SUSY-partikler) . Dato for adgang: 16. december 2015. Arkiveret fra originalen 5. marts 2016. (ubestemt)
5. ↑ Ginzburg I.F. Uløste problemer i fundamental fysik  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 2009. - T. 179 . - S. 525-529 . - doi : 10.3367/UFNr.0179.200905d.0525 . (Russisk)

Litteratur

• K. Nakamura et al. (Partikeldatagruppe). Gennemgangen af ​​partikelfysik  //  J. Phys. G. - 2010. - Vol. 37 . — P. 075021 .

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Treccani
I bibliografiske kataloger	BNF : 12004917m GND : 4035396-5 J9U : 987007562936105171 LCCN : sh85076124 NKC : ph867775