Het belangrijkste verschil tussen leptonen en quarks is dat leptonen als individuele deeltjes in de natuur kunnen bestaan, terwijl quarks dat niet kunnen.
Tot de 20e eeuw geloofden mensen dat atomen ondeelbaar zijn, maar de 20e-eeuwse natuurkundigen ontdekten dat het atoom in kleinere stukjes kan worden gebroken, en alle atomen zijn gemaakt van verschillende samenstellingen. Daarom noemen we ze subatomaire deeltjes: namelijk het proton, het neutron en het elektron. Verder blijkt uit onderzoek dat subatomaire deeltjes ook een interne structuur hebben en uit kleinere dingen zijn gemaakt. Deze deeltjes staan dus bekend als elementaire deeltjes, en leptonen en quarks zijn hun twee hoofdcategorieën.
Wat zijn leptonen?
Deeltjes die we elektronen, muonen (µ), tau (Ƭ) en hun corresponderende neutrino's noemen, staan bekend als de familie van leptonen. Verder hebben elektron, muon en tau een lading van -1 en verschillen ze alleen van elkaar door de massa. Dat is; het muon is drie keer zo zwaar als het elektron en tau is 3500 keer groter dan het elektron. Bovendien zijn hun corresponderende neutrino's neutraal en relatief massaloos. De volgende tabel geeft een overzicht van elk deeltje en waar ze te vinden zijn.
| 1st Generatie | 2nd Generatie | 3rd Generatie |
| Elektron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– In atomen – Geproduceerd in bèta-radioactiviteit |
– Grote aantallen geproduceerd in de bovenste atmosfeer door kosmische straling | – Alleen waargenomen in laboratoria |
| Elektronenneutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau-neutrino (νƬ) |
|
– Bèta-radioactiviteit – Kernreactoren – Bij kernreacties in de sterren |
– Geproduceerd in kernreactoren – Bovenste kosmische straling in de atmosfeer |
– Alleen gegenereerd in laboratoria |
Bovendien houdt de stabiliteit van deze zwaardere deeltjes rechtstreeks verband met hun massa. Daarom hebben massieve deeltjes een kortere halfwaardetijd dan de minder massieve. Het elektron is het lichtste deeltje; daarom is het heelal rijk aan elektronen en zijn de andere deeltjes zeldzaam. Om muonen en tau-deeltjes te genereren, hebben we veel energie nodig. Tegenwoordig kunnen we ze alleen zien in gevallen waar er een hoge energiedichtheid is. Bovendien kunnen we deze deeltjes produceren in deeltjesversnellers. Bovendien interageren leptonen met elkaar door elektromagnetische interactie en zwakke nucleaire interactie. Voor elk leptondeeltje zijn er antideeltjes die we antileptonen noemen. En deze anti-leptonen hebben een vergelijkbare massa en tegengestelde lading. Het antideeltje van de elektronen zijn bijvoorbeeld positronen.
Wat zijn quarks?
Quark is de andere grote categorie van elementaire deeltjes. We kunnen de eigenschappen van deeltjes in de quarkfamilie als volgt samenvatten. (De massa van elk deeltje is lager dan de naam zelf. De nauwkeurigheid van deze getallen is echter zeer discutabel).
| Opladen | 1st Generatie | 2nd Generatie | 3rd Generatie |
| +2/3 |
Omhoog 0.33 |
Charme 1.58 |
Boven 180 |
| -1/2 |
Omlaag 0.33 |
Vreemd 0.47 |
Onder 4.58 |
Quarks interageren sterk met elkaar door sterke nucleaire interactie om combinaties van quarks te vormen. Deze combinaties staan bekend als Hadronen. In feite bestaan op dit moment geen geïsoleerde quarks in ons universum. Bovendien is het redelijk om te zeggen dat alle quarks in dit universum in een of andere vorm van hadronen zijn. (De meest voorkomende en bekende typen van de hadronen zijn protonen en neutronen).
Figuur 01: Standaardmodel van elementaire deeltjes
Bovendien hebben quarks een interne eigenschap die bekend staat als het baryonnummer. Alle quarks hebben een baryongetal van 1/3 en anti-quarks hebben baryongetallen -1/3. Bovendien blijft bij een reactie met elementaire deeltjes deze eigenschap die bekend staat als het baryongetal behouden.
Bovendien hebben quarks een andere eigenschap die de smaak wordt genoemd. Er wordt een nummer toegekend om de smaak van het deeltje aan te duiden dat bekend staat als het smaaknummer. De smaken worden Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) enzovoort genoemd. De up-quark heeft een upness van +1 terwijl 0 vreemdheid en Downness.
Wat is het verschil tussen leptonen en quarks?
Elektronen, muonen (µ), tau (Ƭ) en hun overeenkomstige neutrino's staan bekend als de familie van leptonen, terwijl quarks een soort elementair deeltje is en een fundamenteel bestanddeel van materie. Bij het vergelijken van beide is het belangrijkste verschil tussen leptonen en quarks dat leptonen als individuele deeltjes in de natuur kunnen bestaan, terwijl quarks dat niet kunnen.
Bovendien hebben leptonen gehele ladingen, terwijl quarks fractionele ladingen hebben. Er is ook nog een ander verschil tussen leptonen en quarks als we kijken naar de krachten waaraan deze deeltjes kunnen worden onderworpen. Dat is; de leptonen worden onderworpen aan zwakke kracht, zwaartekracht en elektromagnetische kracht, terwijl quarks worden onderworpen aan sterke kracht, zwakke kracht, zwaartekracht en elektromagnetische kracht.
Samenvatting – Leptonen vs Quarks
Kortom, quarks en leptonen zijn twee categorieën van de elementaire deeltjes. Wanneer ze samen worden ingenomen, staan ze bekend als fermionen. Het belangrijkste verschil tussen leptonen en quarks is vooral dat leptonen als individuele deeltjes in de natuur kunnen bestaan, terwijl quarks dat niet kunnen.
