Leptoner

Leptoner ( grekiska λεπτός  - ljus) är fundamentala partiklar med ett halvt heltals spinn som inte deltar i den starka interaktionen . Tillsammans med kvarkar och gauge bosoner utgör leptoner en integrerad del av standardmodellen [2] .

Etymologi och historia

Namnet "lepton" föreslogs av L. Rosenfeld (på förslag av K. Möller ) 1948 [3] och återspeglade det faktum att alla leptoner som var kända på den tiden var mycket lättare än tunga partiklar som ingick i klassen baryoner ( βαρύς  - tung). Nu är termens etymologi inte längre helt förenlig med det faktiska tillståndet, eftersom tauleptonen som upptäcktes 1977 är ungefär dubbelt så tung som de lättaste baryonerna ( proton och neutron ).

Egenskaper

Alla leptoner är fermioner , vilket betyder att deras spin är 1/2. Leptoner, tillsammans med kvarkar (som deltar i alla fyra interaktioner , inklusive den starka), utgör klassen av fundamentala fermioner  - partiklar som utgör materia och som, så vitt det är känt, inte har någon inre struktur.

Trots att man hittills inte hittat några experimentella indikationer på leptonernas icke-punktstruktur, görs försök att konstruera teorier där leptoner (och en annan grupp av fundamentala fermioner  - kvarkar) skulle vara sammansatta objekt. Arbetsnamnet för de hypotetiska partiklarna som utgör kvarkar och leptoner är preoner .

Hypotetiska superpartners av leptoner är bosoner, sleptoner [4] .

Generationer av leptoner

Det finns tre generationer leptoner:

• första generationen: elektron , elektronneutrino
• andra generationen: myon , muon neutrino
• tredje generationen: tau lepton , tau neutrino

Således inkluderar varje generation en negativt laddad (med laddning −1 e ) lepton, en positivt laddad (med laddning +1 e ) antilepton och neutrala neutrinos och antineutrinos. Alla av dem har en massa som inte är noll , även om neutrinomassan är mycket liten jämfört med massorna av andra elementarpartiklar (mindre än 1 elektronvolt för en elektronneutrino).

Antalet möjliga generationer av "klassiska" (det vill säga relativt lätta och inblandade i svag interaktion) leptoner fastställdes från experiment för att mäta sönderfallsbredden för Z 0 bosonen  - det är lika med tre. Strängt taget utesluter detta inte möjligheten av existensen av "sterila" (som inte deltar i den svaga interaktionen ) eller mycket tunga (med en massa på mer än flera tiotals GeV, i motsats till namnet) generationer av leptoner. Antalet generationer av leptoner har ännu inte förklarats inom de existerande teorierna. Nästan alla processer som observerats i universum skulle se exakt likadana ut om det bara fanns en generation leptoner [5] .

Anslutningen av leptoner med gauge bosoner beror inte på generationen, det vill säga ur synvinkeln av den svaga och elektromagnetiska interaktionen, till exempel, är elektronen omöjlig att skilja från muonen och tau leptonen. Denna egenskap (leptonuniversalitet) har verifierats experimentellt i mätningar av Z-bosons sönderfallsbredd och i mätningar av livstiderna för muon och tau lepton.

Lepton nummer

Varje laddad lepton (elektron, myon, taulepton) motsvarar en lätt neutral lepton - en neutrino. Man trodde tidigare att varje generation leptoner har sin egen (så kallade flavor  - från engelska  flavor ) leptonladdning , - med andra ord kan en lepton bara uppstå tillsammans med en antilepton från sin generation, så att skillnaden i antalet av leptoner och antileptoner av varje generation i ett slutet system var konstant. Denna skillnad kallas elektron-, myon- eller tauleptonnummer, beroende på generationen i fråga. Leptonens leptonnummer är +1, antileptonet är −1.

Med upptäckten av neutrinoscillationer fann man att denna regel bryts: en elektronneutrino kan förvandlas till en muon eller tau neutrino, etc. Således bevaras inte smakleptontalet. Processer där det totala leptontalet (oberoende av generationen) inte skulle bevaras har dock ännu inte upptäckts. Leptonnumret kallas ibland leptonladdningen, även om det inte har något mätfält associerat med det, till skillnad från den elektriska laddningen . Lagen om bevarande av leptontalet är ett experimentellt faktum och har ännu inte en allmänt accepterad teoretisk motivering. Moderna tillägg av standardmodellen som kombinerar starka och elektrosvaga interaktioner förutsäger processer som inte bevarar leptontal. Deras lågenergimanifestationer kan vara ännu oupptäckta neutrino-antineutrino-svängningar och neutrinolöst dubbel beta-sönderfall , som ändrar leptontalet med två enheter.

Livstider

Av de laddade leptonerna är bara de lättaste av dem, elektronen (och dess antipartikel, positronen ), stabila. Tyngre laddade leptoner förfaller till lättare. Till exempel sönderfaller en negativ myon till en elektron, en elektron-antineutrino och en myon-neutrino (det kan ses att både det totala antalet lepton- och smakleptoner bevaras i denna process) med en livslängd på cirka 2 μs . En tau lepton (livslängd ca 3⋅10 −13  s ) kan sönderfalla med utsläpp av inte bara leptoner, utan även lätta hadroner ( kaoner och pioner ). Inget sönderfall av neutriner har upptäckts och de anses för närvarande vara stabila.

Massor

För massorna av laddade leptoner har flera enkla empiriska regelbundenheter erhållits, såsom Koide- formeln och Barut-formeln , som inte har någon allmänt accepterad teoretisk förklaring.

Anteckningar

1. ↑ Den fantastiska världen inuti atomkärnan. Frågor efter föreläsningen . Hämtad 28 oktober 2014. Arkiverad från originalet 15 juli 2015. (obestämd)
2. ↑ Standardmodell . Hämtad 5 september 2015. Arkiverad från originalet 25 juli 2015. (obestämd)
3. ↑ Rosenfeld, L. Nuclear Forces (obestämd) . — North-Holland Publishing Co , 1948.  
4. ↑ Exotiska partiklar Supersymmetriska partiklar (SUSY-partiklar) . Tillträdesdatum: 16 december 2015. Arkiverad från originalet 5 mars 2016. (obestämd)
5. ↑ Ginzburg I.F. Olösta problem inom fundamental fysik  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ryska vetenskapsakademin , 2009. - T. 179 . - S. 525-529 . - doi : 10.3367/UFNr.0179.200905d.0525 . (ryska)

Litteratur

• K. Nakamura et al. (Partikeldatagrupp). Granskningen av partikelfysik  //  J. Phys. G. - 2010. - Vol. 37 . — S. 075021 .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Treccani
I bibliografiska kataloger	BNF : 12004917m GND : 4035396-5 J9U : 987007562936105171 LCCN : sh85076124 NKC : ph867775