Leptons vs Hadrons
Het is al meer dan driehonderd jaar ons begrip dat materie uit atomen bestaat. Men denkt dat atomen tot de 20e eeuw ondeelbaar zijn. Maar de 20e-eeuwse natuurkundige ontdekte dat het atoom in kleinere stukjes kan worden gebroken, en alle atomen zijn gemaakt van verschillende samenstellingen van deze deeltjes. Deze staan bekend als subatomaire deeltjes, namelijk het proton, het neutron en het elektron.
Verder onderzoek onthult dat deze deeltjes (subatomaire deeltjes) ook een interne structuur hebben en uit kleinere dingen zijn gemaakt. Deze deeltjes staan bekend als elementaire deeltjes, en van leptonen en quarks is bekend dat ze twee hoofdcategorieën van elementaire deeltjes zijn. Quarks zijn aan elkaar gebonden om een grotere deeltjesstructuur te vormen die bekend staat als Hadrons.
Leptons
Deeltjes bekend als elektronen, muonen (µ), tau (Ƭ) en hun corresponderende neutrino's staan bekend als de familie van leptonen. Elektron, muon en tau hebben een lading van -1 en ze verschillen alleen van elkaar van de massa. Het muon is drie keer zo zwaar als het elektron en tau is 3500 keer zo zwaar als het elektron. Hun corresponderende neutrino's zijn neutraal en relatief massaloos. Elk deeltje en waar ze te vinden zijn, zijn samengevat in de volgende tabel.
| 1st Generatie | 2nd Generatie | 3rd Generatie |
| Elektron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) In atomen b) Geproduceerd in bèta-radioactiviteit |
a) Grote aantallen geproduceerd in de bovenste atmosfeer door kosmische straling | Alleen waargenomen in laboratoria |
| Elektronenneutrino (νe) | Muon neutrino (νµ) | Tau-neutrino (νƬ) |
|
a) Bèta-radioactiviteit b) Kernreactoren c) Bij kernreacties in de sterren |
a) Geproduceerd in kernreactoren b) Bovenste kosmische straling in de atmosfeer |
Alleen gegenereerd in laboratoria |
De stabiliteit van deze zwaardere deeltjes is direct gerelateerd aan hun massa. Massieve deeltjes hebben een kortere halfwaardetijd dan de minder massieve deeltjes. Het elektron is het lichtste deeltje; daarom is het heelal rijk aan elektronen, maar de andere deeltjes zijn zeldzaam. Om muonen en tau-deeltjes te genereren, is een hoog energieniveau nodig en dit is tegenwoordig alleen te zien in gevallen met een hoge energiedichtheid. Deze deeltjes kunnen worden geproduceerd in deeltjesversnellers. Leptonen interageren met elkaar door de elektromagnetische interactie en zwakke nucleaire interactie.
Voor elk leptondeeltje zijn er antideeltjes die bekend staan als antileptonen. Anti-leptonen hebben een vergelijkbare massa en tegengestelde lading. Het antideeltje van het elektron staat bekend als positronen.
Hardrons
De andere grote categorie van de elementaire deeltjes staat bekend als quarks. Het zijn up-, down-, vreemde-, top- en bottom-quarks. Deze quarks hebben fractionele ladingen. Quarks hebben ook anti-deeltjes die bekend staan als anti-quarks. Ze hebben dezelfde massa maar tegengestelde lading.
| 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 |
N. B. de deeltjesmassa's weergegeven in de bodem zijn in GeV/c2.
Deze deeltjes interageren door sterke kracht om grotere deeltjes te vormen die bekend staan als hadronen en hadronen hebben een geheel getallading.
In principe combineren quarks met quarks zelf of met anti-quarks om stabiele hadronen te vormen. Drie hoofdcategorieën van hadronen zijn baryonen, antibaryonen en mesonen. Baryonen bestaan uit drie quarks (qqq) gebonden met sterke kracht, en antibaryonen zijn drie anti-quarks ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) gebonden. Mesonen zijn quark en antiquark ([latex]q\bar{q}[/latex]) aan elkaar gekoppeld.
Wat is het verschil tussen Hadronen en Leptonen?
• Quarks en leptonen zijn twee categorieën van de elementaire deeltjes en samen worden ze fermionen genoemd.
• De quarks combineren door sterke nucleaire interactie om hadronen te vormen; tot nu toe zijn er geen interne structuren van leptonen ontdekt, maar Hadrons hebben een interne structuur. Leptonen bestaan als individuele deeltjes.
• Hadronen zijn zwaardere deeltjes dan leptonen.
• Leptonen interageren via elektromagnetische en zwakke kracht, terwijl quarks interageren via sterke interacties.
