Klíčový rozdíl mezi leptony a kvarky je ten, že leptony mohou v přírodě existovat jako jednotlivé částice, zatímco kvarky nikoli.
Až do 20. století lidé věřili, že atomy jsou nedělitelné, ale fyzici 20. století objevili, že atom lze rozdělit na menší kousky a všechny atomy se skládají z různého složení. Proto je nazýváme subatomární částice: konkrétně proton, neutron a elektron. Kromě toho výzkumy ukazují, že subatomární částice mají také vnitřní strukturu a jsou složeny z menších věcí. Tyto částice jsou tedy známé jako elementární částice a leptony a kvarky jsou jejich dvě hlavní kategorie.
Co jsou leptony?
Částice, které nazýváme elektrony, miony (µ), tau (Ƭ) a jim odpovídající neutrina, jsou známé jako rodina leptonů. Dále elektron, mion a tau mají náboj -1 a liší se od sebe pouze hmotností. To jest; mion je třikrát hmotnější než elektron a tau je 3500krát větší než elektron. Navíc jejich odpovídající neutrina jsou neutrální a relativně nehmotná. Následující tabulka shrnuje jednotlivé částice a kde je najít.
| 1st Generace | 2nd Generace | 3rd Generace |
| Elektron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– v atomech – Vyrobeno v beta radioaktivitě |
– Velká množství produkovaná v horních vrstvách atmosféry kosmickým zářením | – Pozorováno pouze v laboratořích |
| Elektronové neutrino (νe) | Muonové neutrino (νµ) | Tau neutrino (νƬ) |
|
– beta radioaktivita – Jaderné reaktory – V jaderných reakcích ve hvězdách |
– Vyrobeno v jaderných reaktorech – Horní atmosférické kosmické záření |
– Vytvořeno pouze v laboratořích |
Kromě toho stabilita těchto těžších částic přímo souvisí s jejich hmotnostmi. Proto mají masivní částice kratší poločas rozpadu než ty méně hmotné. Elektron je nejlehčí částice; proto je vesmír bohatý na elektrony a ostatní částice jsou vzácné. Abychom vytvořili miony a částice tau, potřebujeme vysokou úroveň energie. V dnešní době je můžeme vidět pouze v případech, kdy je vysoká hustota energie. Kromě toho můžeme tyto částice vyrábět v urychlovačích částic. Kromě toho se leptony vzájemně ovlivňují elektromagnetickou interakcí a slabou jadernou interakcí. Pro každou leptonovou částici existují antičástice, které nazýváme antileptony. A tyto anti-leptony mají podobnou hmotnost a opačný náboj. Například antičástice elektronů jsou pozitrony.
Co jsou kvarky?
Kvark je další hlavní kategorií elementárních částic. Vlastnosti částic v rodině kvarků můžeme shrnout následovně. (Hmotnost každé částice je pod samotným názvem. Přesnost těchto čísel je však velmi diskutabilní).
| Poplatek | 1st Generace | 2nd Generace | 3rd Generace |
| +2/3 |
Nahoru 0,33 |
Charm 1,58 |
Top 180 |
| -1/2 |
Dolů 0,33 |
Zvláštní 0,47 |
Spodní 4,58 |
Kvarky mezi sebou silně interagují silnou jadernou interakcí za vzniku kombinací kvarků. Tyto kombinace jsou známé jako hadrony. Ve skutečnosti izolované kvarky v současné době v našem vesmíru neexistují. Navíc je rozumné říci, že všechny kvarky v tomto vesmíru jsou v nějaké formě hadronů. (Nejběžnější a známé typy hadronů jsou protony a neutrony).
Obrázek 01: Standardní model elementárních částic
Kvarky mají navíc vnitřní vlastnost známou jako baryonové číslo. Všechny kvarky mají baryonové číslo 1/3 a antikvarky mají baryonová čísla -1/3. Navíc při reakci zahrnující elementární částice je tato vlastnost známá jako baryonové číslo zachována.
Kvarky navíc mají další vlastnost zvanou chuť. Číslo je přiřazeno k označení příchuti částice známé jako číslo příchuti. Příchutě jsou označovány jako Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) a tak dále. Up kvark má upness +1, zatímco 0 podivnost a downness.
Jaký je rozdíl mezi leptony a kvarky?
Elektrony, miony (µ), tau (Ƭ) a jim odpovídající neutrina jsou známé jako rodina leptonů, zatímco kvarky jsou typem elementární částice a základní složkou hmoty. Při porovnání obou je klíčový rozdíl mezi leptony a kvarky v tom, že leptony mohou v přírodě existovat jako jednotlivé částice, zatímco kvarky nikoli.
Leptony mají navíc celočíselné náboje, zatímco kvarky mají zlomkové náboje. Také je zde další rozdíl mezi leptony a kvarky, pokud jde o síly, kterým mohou být tyto částice vystaveny. To jest; leptony jsou vystaveny slabé síle, gravitační síle a elektromagnetické síle, zatímco kvarky jsou vystaveny silné síle, slabé síle, gravitační síle a elektromagnetické síle.
Shrnutí – Leptony vs kvarky
Stručně řečeno, kvarky a leptony jsou dvě kategorie elementárních částic. Když se vezmou dohromady, jsou známé jako fermiony. Klíčový rozdíl mezi leptony a kvarky spočívá především v tom, že leptony mohou v přírodě existovat jako jednotlivé částice, zatímco kvarky nikoli.
