APA ITU LEPTON?

Send

Selama abad ke-19 dan ke-20, ahli fizik mula menyelidiki sifat jirim dan tenaga. Dengan berbuat demikian, mereka dengan cepat menyedari bahawa peraturan yang mengaturnya menjadi semakin kabur semakin mendalam. Walaupun teori dominan dulu adalah bahawa semua materi terdiri dari atom yang tidak dapat dipisahkan, para saintis mulai menyadari bahawa atom itu sendiri terdiri dari zarah yang lebih kecil lagi.

Dari penyelidikan ini, lahirlah Model Standard Fizik Partikel. Menurut model ini, semua jirim di Alam Semesta terdiri daripada dua jenis zarah: hadron - dari mana Large Hadron Collider (LHC) mendapat namanya - dan lepton. Di mana hadron terdiri daripada zarah unsur lain (quark, anti-quark, dll), lepton adalah zarah unsur yang wujud dengan sendirinya.

Definisi:

Perkataan lepton berasal dari bahasa Yunani leptos, yang berarti "kecil", "halus", atau "kurus". Penggunaan perkataan yang pertama kali direkodkan adalah oleh ahli fizik Leon Rosenfeld dalam bukunyaAngkatan Nuklear (1948). Dalam buku itu, dia mengaitkan penggunaan kata itu dengan saranan yang dibuat oleh ahli kimia dan ahli fizik Denmark, Prof Christian Moller.

Istilah ini dipilih untuk merujuk kepada partikel dengan jisim kecil, kerana satu-satunya lepton yang diketahui pada zaman Rosenfeld adalah muon. Zarah-zarah unsur ini lebih besar daripada 200 kali lebih besar daripada elektron, tetapi hanya sekitar satu-kesembilan jisim proton. Bersama dengan quark, lepton adalah unsur asas bahan, dan oleh itu dilihat sebagai "zarah unsur".

Jenis Lepton:

Menurut Model Piawai, terdapat enam jenis lepton yang berbeza. Ini termasuk zarah Elektron, Muon, dan Tau, serta neutrino yang berkaitan (iaitu neutrino elektron, neutron muon, dan neutrino tau). Lepton mempunyai muatan negatif dan jisim yang berbeza, sedangkan neutrino mereka mempunyai muatan neutral.

Elektron adalah yang paling ringan, dengan jisim 0.000511 gigaelectronvolts (GeV), sementara Muons mempunyai jisim 0.1066 Gev dan zarah Tau (yang paling berat) mempunyai jisim 1.777 Gev. Berbagai jenis zarah unsur biasanya disebut "rasa". Walaupun masing-masing dari tiga perisa lepton berbeza dan berbeza (dari segi interaksi mereka dengan zarah lain), itu tidak dapat diubah.

Neutrino dapat mengubah rasanya, suatu proses yang dikenal sebagai "osilasi rasa neutrino". Ini dapat mengambil sejumlah bentuk, termasuk neutrino surya, neutrino atmosfera, reaktor nuklear, atau ayunan sinar. Dalam semua kes yang diperhatikan, ayunan disahkan oleh apa yang nampaknya kekurangan jumlah neutrino yang dibuat.

Satu penyebab yang diperhatikan ada kaitan dengan "muon decay" (lihat di bawah), proses di mana muon mengubah rasa mereka menjadi neutrino elektron atau tau neutrino - bergantung pada keadaan. Selain itu, ketiga-tiga lepton dan neutrino mereka mempunyai antipartikel yang berkaitan (antilepton).

Untuk masing-masing, antilepton mempunyai jisim yang sama, tetapi semua sifat lain terbalik. Pasangan ini terdiri daripada elektron / positron, muon / antimuon, tau / antitau, elektron neutrino / elektron antineutrino, muon neutrino / muan antinuetrino, dan tau neutrino / tau antineutrino.

Model Piawai yang ada sekarang menganggap bahawa tidak ada lebih dari tiga jenis lepton (alias "generasi") dengan neutrino yang berkaitan. Ini sesuai dengan bukti eksperimen yang cuba memodelkan proses nukleosintesis setelah Big Bang, di mana kewujudan lebih dari tiga lepton akan mempengaruhi banyaknya helium pada awal Alam Semesta.

Hartanah:

Semua lepton mempunyai cas negatif. Mereka juga memiliki putaran intrinsik dalam bentuk putaran mereka, yang bermaksud bahawa elektron dengan muatan elektrik - iaitu "lepton terisi" - akan menghasilkan medan magnet. Mereka dapat berinteraksi dengan bahan lain hanya jika daya elektromagnetik lemah. Pada akhirnya, cas mereka menentukan kekuatan interaksi ini, serta kekuatan medan elektrik mereka dan bagaimana mereka bertindak balas terhadap medan elektrik atau magnet luaran.

Namun, tidak ada yang mampu berinteraksi dengan jirim melalui kekuatan yang kuat. Dalam Model Piawai, setiap lepton bermula tanpa jisim intrinsik. Lepton yang dicas memperoleh jisim yang berkesan melalui interaksi dengan medan Higgs, sementara neutrino tetap tidak berjisim atau hanya mempunyai jisim yang sangat kecil.

Sejarah Pengajian:

Lepton pertama yang dikenal pasti adalah elektron, yang ditemui oleh ahli fizik Britain J.J. Thomson dan rakan-rakannya pada tahun 1897 menggunakan satu siri eksperimen tiub sinar katod. Penemuan seterusnya datang pada tahun 1930-an, yang akan membawa kepada penciptaan klasifikasi baru untuk zarah-zarah berinteraksi lemah yang serupa dengan elektron.

Penemuan pertama dibuat oleh ahli fizik Austria-Swiss Wolfgang Pauli pada tahun 1930, yang mencadangkan adanya neutrino elektron untuk menyelesaikan cara-cara di mana pelanggaran beta bertentangan dengan undang-undang Konservasi Tenaga, dan Hukum Gerak Newton (khususnya Konservasi Momentum dan Pemuliharaan Momentum Sudut).

Positron dan muon masing-masing ditemui oleh Carl D. Anders pada tahun 1932 dan 1936. Oleh kerana massa muon, pada mulanya ia dianggap sebagai meson. Tetapi kerana tingkah lakunya (yang menyerupai elektron) dan kenyataan bahawa ia tidak mengalami interaksi yang kuat, muon tersebut diklasifikasikan semula. Seiring dengan elektron dan neutron elektron, ia menjadi sebahagian daripada kumpulan zarah baru yang dikenali sebagai "lepton".

Pada tahun 1962, satu pasukan ahli fizik Amerika - yang terdiri daripada Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, dan Jack Steinberger - dapat mengesan interaksi oleh neutron muon, sehingga menunjukkan bahawa terdapat lebih dari satu jenis neutrino. Pada masa yang sama, ahli fizik teori mengemukakan kewujudan banyak rasa neutrino lain, yang akhirnya akan disahkan secara eksperimen.

Zarah tau diikuti pada tahun 1970-an, berkat eksperimen yang dilakukan oleh ahli fizik pemenang Hadiah Nobel, Martin Lewis Perl dan rakan-rakannya di Makmal Pemecut Nasional SLAC. Bukti mengenai neutrino yang berkaitan diikuti oleh kajian mengenai kerosakan tau, yang menunjukkan tenaga dan momentum yang hilang serupa dengan tenaga dan momentum yang hilang disebabkan oleh kerosakan elektron beta.

Pada tahun 2000, tau neutrino secara langsung diperhatikan berkat Pemerhatian Langsung dari eksperimen NU Tau (DONUT) di Fermilab. Ini akan menjadi partikel terakhir Model Piawai yang diamati hingga tahun 2012, ketika CERN mengumumkan bahawa ia telah mengesan zarah yang mungkin merupakan Higgs Boson yang lama dicari.

Hari ini, terdapat beberapa ahli fizik zarah yang percaya bahawa ada lepton yang masih menunggu untuk dijumpai. Partikel "generasi keempat" ini, jika ia benar-benar nyata, akan wujud di luar Model Piawai fizik zarah, dan kemungkinan akan berinteraksi dengan jirim dengan cara yang lebih eksotik.

Kami telah menulis banyak artikel menarik mengenai Lepton dan zarah subatom di sini di Space Magazine. Inilah Apa Itu Zarah Subatom ?, Apa itu Baryon ?, Perlanggaran Pertama LHC, Dua Zarah Subatomik Baru Ditemui, dan Ahli Fizik Mungkin, Mungkin Mungkin, Mengesahkan Kemungkinan Penemuan Kekuatan Alam 5th.

Untuk maklumat lebih lanjut, Pusat Pelawat Maya SLAC mempunyai pengenalan yang baik untuk Leptons dan pastikan anda melihat Ulasan Particle Data Group (PDG) Particle Physics.

Astronomi Cast juga mempunyai episod mengenai topik tersebut. Inilah Episod 106: Pencarian Teori Segala-galanya, dan Episod 393: Model Piawai - Lepton & Quark.

Sumber: