Leptón

Nom i càrrega elèctrica dels sis leptones.

En física, un leptón és una partícula subatòmica elemental en espin 1/2, classificada com un fermión, que no experimenta l'interacció nuclear forta. Els leptones pertanyen a una de les dos famílies de partícules elementals del model estàndar, junt en els cuarks. Un leptón és un fermión fonamental sense càrrega de color ni interacció hadrónica. Existixen sis tipos de leptones i els seus corresponents antipartículas: l'electró, el muón, el tau i tres neutrís associats a cada u d'ells (el neutrí electrònic, el neutrí muónico i el neutrí tauónico). Existixen sis tipos de leptones, coneguts com sabors, agrupats en tres generacions. Els leptones del de primera generació, també cridats leptones electrònics, comprenen l'electró (Plantilla:SubatomicParticle) i el neutrí electrònic (Plantilla:SubatomicParticle); els segons són els leptones muónicos, que comprenen el muón (Plantilla:SubatomicParticle) i el neutrí muónico; i el tercer són els leptones tauónicos, que comprenen la tau (Plantilla:SubatomicParticle) i el neutrí tau (Plantilla:SubatomicParticle). Els electrons tenen la menor massa de tots els leptones carregats. Els muones i taus, més pesats, es transformen ràpidament en electrons i neutrins per mig d'un procés de desintegració de partícules: la transformació d'un estat de major massa a un atre de menor massa. Aixina, els electrons són estables i eleptón carregat més comú en l'univers, mentres que els muones i els taus només poden produir-se en colisiones d'alta energia (com les que involucren rajos còsmics i les que es porten a terme en acceleradors de partícules). Els leptones tenen vàries propietats intrínseques, com càrrega elèctrica, espin i massa. No obstant, a diferència dels quarks, els leptones no estan subjectes a l'interacció forta, pero sí a les atres tres interaccions fonamentals: gravitació, interacció dèbil i electromagnetisme, sent este últim proporcional a la càrrega i, per tant, nul per als neutrins eléctricamente neutres. Per a cada sabor deleptón, existix un tipo corresponent d'antipartícula, coneguda com antileptón, que diferix deleptón només en que algunes de les seues propietats tenen igual magnitut pero signe opost. Segons certes teories, els neutrins podrien ser la seua pròpia antipartícula. Actualment no se sap si açò és aixina. El primer leptón carregat, l'electró, va ser teorizado a mitan d'el XIX per varis científics. i va ser descobert en 1897 per J. J. Thomson. El següent leptón que es va observar va ser el muón, descobert per Carl D. Anderson en 1936, que va ser classificat com un posada en eixe moment. Despuix de l'investigació, es va donar conte de que el muón no tenia les propietats esperades d'una posada, sino que es comportava com un electró, solament que en major massa. Va caldre esperar fins a 1947 per a que es proponguera el concepte de "leptones" com a família de partícules. El primer neutrí, el neutrí electrònic, va ser propost per Wolfgang Pauli en 1930 per a explicar certes característiques de la desintegració beta. Es va observar per primera volta en l'Experiment de neutrins de Cowan-Regnes realisat per Clyde Cowan i Frederick Regnes en 1956. El neutrí muónico va ser descobert en 1962 per Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, i Jack Steinberger, i el tau descobert entre 1974 i 1977 per Martin Lewis Perl i els seus colegues del Centre Accelerador Llineal de Stanford i elaboratori Nacionalawrence Berkeley. el neutrí tau va permanéixer esmonyidiç fins a juliol de 2000, quan la colaboració DÒNUT de Fermilab va anunciar el seu descobriment. Els leptones són una part important del Model Estàndar. Els electrons són un dels components del àtom, junt en el protón i el neutró. També es poden sintetisar àtoms exòtics en muones i taus en lloc d'electrons, aixina com partícules leptón-antileptón com el positronio.

Etimologia

El nom leptón prové del Grec λεπτός leptós, "fi, chicotet, prim" (neutre forma nominativa/acusativa singular: λεπτόν leptón); la forma més antiga atestada de la paraula és el grec micénico. 𐀩𐀡𐀵, re-po-to, escrita en escritura silàbica Llineal B. Leptón va ser utilisat per primera volta pel físic Léon Rosenfeld en 1948:

Seguint una sugerència del professor C. Møller, adopte -com a complement de "nucleón"- la denominació "leptón" (de λεπτός, chicotet, fi, delicat) per a denotar una partícula de massa chicoteta.

• Rosenfeld va elegir el nom perque els únics leptones coneguts en aquell moment eren els electrons i els muones, les masses dels quals són chicotetes en comparació als nucleones-la massa d'un electró 0,511 MeV/c² i la massa d'un muón (en un valor de 105,7 MeV/c² són fraccions de la massa del protón "pesat" 938,3 MeV/c². No obstant, la massa del tau (descobert a mitan de la década de 1970) 1777 MeV/c² és casi el doble que la del protón i unes 3500 voltes la de l'electró.

Història

Vore també: ElectróDescobriment, MuónHistòria, i Tau (partícula)Història

Un muón es transmuta en un neutrí muónico emetent un bosón. El bosón W boson decau posteriorment en un electró i un antineutrino d'electró

El primer leptón identificat va ser l'electró, descobert per J. J. Thomson i el seu equip de físics britànics en 1897. Posteriorment, en 1930, Wolfgang Pauli va postular el neutrí electrònic per a preservar la conservació de l'energia, la conservació del moment i la conservació del moment angular en la desintegració beta. Pauli teorizó que una partícula no detectada es duya la diferència entre l'energia, el moment i el moment angular de les partícules inicial i final observades. Al neutrí electrònic se li cridava simplement neutrí, ya que encara no se sabia que els neutrins venien en diferents sabors (o diferents "generacions"). Casi 40 anys despuix del descobriment de l'electró, el muón va ser descobert per Carl D. Anderson en 1936. Per la seua massa, va ser classificat inicialment com un posada en lloc d'un leptón. Més tart va quedar clar que el muón era molt més similar a l'electró que a les posades, ya que els muones no sofrixen l'interacció forta, i per tant el muón va ser reclasificado: electrons, muones i el neutrí (electró) varen ser agrupats en un nou grup de partícules: els leptones. En 1962, Leon M. Lederman, Melvin Schwartz i Jack Steinberger varen demostrar que existia més d'un tipo de neutrí en detectar per primera volta interaccions del neutrí muón, lo que els va valdre el Premi Nobel 1988, encara que per a llavors ya s'hi havia teorizado sobre els diferents sabors del neutrí.

el tau va ser detectat per primera volta en una série d'experiments entre 1974 i 1977 per Martin Lewis Perl en els seus colegues del SLAC l group. De la mateixa manera que l'electró i el muón, també s'esperava que tinguera un neutrí associat. La primera evidència de l'existència de neutrins tau va vindre de l'observació d'energia i moment "perduts" en la desintegració tau, de forma anàloga a l'energia i moment "perduts" en la desintegració beta que va conduir al descobriment del neutrí electró. La primera detecció de les interaccions del neutrí tau va ser anunciada en 2000 per la colaboració DÒNUT en Fermilab, convertint-la en la segona partícula del Model Estàndar en haver segut observada directament, descobrint-se el bosón d'Higgs en 2012. Encara que totes les senyes actuals són consistents en tres generacions de leptones, alguns físics de partícules estan buscant una quarta generació. Ellímit inferior actual de la massa de dit quart leptón carregat és 100,8 GeV/c², mentres que el seu neutrí associat tindria una massa d'a lo manco 45,0 GeV/c².

Propietats dels leptones

Nom i càrrega elèctrica dels components de la matèria.

Eixemple de la decaiguda d'un leptón en atres partícules.

Hi ha tres tipos coneguts de leptones: l'electró, el muon i eleptón tau. Cada tipo està representat per un parell de partícules anomenades doblet dèbil. Un és una partícula carregada massiva que du el mateix nom que el seu tipo (com l'electró). L'atra és una partícula neutra casi sense massa anomenada neutrí (com el neutrí electrònic). Totes, és dir les sis partícules, tenen el seu corresponent antipartícula (com el positrón o l'antineutrino electrònic). Tots els leptones carregats coneguts tenen una senzilla unitat de càrrega elèctrica (que depén de si són partícules o antipartículas) i tots els neutrins i antineutrinos tenen càrrega elèctrica zero. Els leptones carregats tenen dos estats d'espin possibles, mentres que s'observa una sola helicidad en els neutrins (tots els neutrins són levógiros i tots els antineutrinos són dextrógiros. Les masses dels leptones també obedixen a una relació simple, coneguda com la fòrmula de Koide, pero actualment esta relació encara no pot ser explicada. Quan interactuen partícules, generalment el número de leptones del mateix tipo (electrons i neutrins electrònics, muones i neutrins muónicos, leptones tau i neutrins tauónicos) es manté. Este principi és conegut com la conservació del número leptònic. La conservació del número de leptones de diferent sabor (p. i. número electrònic o número muónico) algunes voltes es pot violar (com en l'oscilació de neutrins). Una llei de conservació més forta és el número total de leptones de tots els sabors que és violada per una chicoteta cantitat en el modele estàndar per les cridades anomalies quirals. Els acoples dels leptones als bosones de gauge són independents del sabor. Esta propietat és anomenada universalitat leptònica i ha segut provada en mides de la vida mija de tauones i muones, i en decaigudes parcials de bosones Z, particularment en els experiments de SLC i LEP.

Taula de leptones

Càrrega deleptón / antipartícula

Nom	Símbol	Càrrega elèctrica (i)	Massa(MeV/c2)
Electró / Positrón	___*$e^{-}/e^{+}$	−1 / +1	0,511
Muon / Antimuón	${\mu }^{-}/{\mu }^{+}$	−1 / +1	105,7
Tau / Antitau	${\tau }^{-}/{\tau }^{+}$	−1 / +1	1777
neutrí electrónico / Electrón antineutrino	${\nu }_e/{\bar{\nu }}_e$	0	< 0,0000022
neutrí muónico / Muon antineutrino	${\nu }_{\mu }/{\bar{\nu }}_{\mu }$	0	< 0,17
Tau neutrí / Tau antineutrino	${\nu }_{\tau }/{\bar{\nu }}_{\tau }$	0	< 15,5

Se nota que les masas dels neutrins són conocidas, diferentes de cero, por l'oscilación de neutrins, pero sus masas són lo suficientemente ligeras que no se podían directamente medir hasta el 2007. Sin embargo tienen una medida (indirectamente basada en els periodos d'oscilación) la diferencia del cuadrado de les masas entre els neutrins que tienen que ser estimades $\Delta m_{12}^2=80{meV}^2$ y $\Delta m_{23}^2\approx \Delta m_{13}^2=2400{meV}^2$. Esto lleva a les siguientes conclusiones:

• ${\nu }_{\mu }$ y ${\nu }_{\tau }$ són más ligeros que 2,2 eV (es como ${\nu }_e$ i les diferències de masses entre els neutrins són de l'orde dels milielectronvoltios).
• un (o molts) dels neutrins són més pesats que 0,040 eV.
• dos (o tres) dels neutrins són més pesats que 0,008 eV

Els noms "mu" i "tau" sembla que varen ser seleccionats pel seu lloc en l'alfabet grec; mu és la sèptima lletra despuix d'epsilon (electró) i tau és la sèptima despuix de mu. μ i τ són versions inestables de l'electró. Quan els leptones estan carregats, estos interactuen en interacció electromagnètica i interacció dèbil; no aixina els neutrins que ho fan solament en interacció dèbil.

En la cultura popular

• La "radiació deleptón" es diu que s'emet per dispositius que transporten persones d'una dimensió en la série de televisió Stargate SG-1. (Crystal Skull, Arthur's Mantle)
• "¿Qué estàs buscant ara, leptón?", Little Man Tate (1991)

Vore també

• Física de partícules
• Model estàndar de física de partícules
• Número leptònic
• Fòrmula de Koide

Enllaços externs

Leptón en el Viccionari.

• l. govThe Particle Data Group. Compila informació de les propietats de les partícules.
• phy-astr. gsu. edu/hbase/particles/lepton. htmleptons, de l'Universitat Estatal de Geòrgia, és un chicotet resum dels leptones.