ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลปตันและควาร์กคือ เลปตอนสามารถดำรงอยู่เป็นอนุภาคแต่ละตัวในธรรมชาติได้ ในขณะที่ควาร์กไม่สามารถทำได้
จนถึงศตวรรษที่ 20 ผู้คนเชื่อว่าอะตอมไม่สามารถแบ่งแยกได้ แต่นักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 20 ค้นพบว่าอะตอมสามารถแตกเป็นชิ้นเล็กๆ ได้ และอะตอมทั้งหมดประกอบขึ้นด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราจึงเรียกพวกมันว่าอนุภาคย่อย ได้แก่ โปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอน นอกจากนี้ จากการศึกษาพบว่าอนุภาคของอะตอมยังมีโครงสร้างภายในและประกอบด้วยสิ่งเล็กๆ น้อยๆ ดังนั้น อนุภาคเหล่านี้จึงเรียกว่าอนุภาคมูลฐาน และเลปตอนและควาร์กเป็นสองประเภทหลัก
เลปตอนคืออะไร
อนุภาคที่เราเรียกว่าอิเล็กตรอน มิวออน (µ) เทา (Ƭ) และนิวตริโนที่เกี่ยวข้องกันนั้นเรียกว่าตระกูลเลปตอน นอกจากนี้ อิเล็กตรอน มิวออน และเอกภาพยังมีประจุเป็น -1 ซึ่งต่างจากมวลเท่านั้น นั่นคือ; มิวออนมีมวลมากกว่าอิเล็กตรอนถึงสามเท่า และเอกภาพใหญ่กว่าอิเล็กตรอนถึง 3500 เท่า นอกจากนี้ นิวตริโนที่เกี่ยวข้องยังเป็นกลางและไม่มีมวลค่อนข้างมาก ตารางต่อไปนี้สรุปแต่ละอนุภาคและตำแหน่งที่จะค้นหา
| 1st รุ่น | 2nd รุ่น | 3rd รุ่น |
| อิเล็กตรอน (e) | มุน (µ) | เทา (Ƭ) |
|
– ในอะตอม – ผลิตในกัมมันตภาพรังสีเบต้า |
– จำนวนมากที่ผลิตในบรรยากาศชั้นบนโดยรังสีคอสมิก | – พบในห้องปฏิบัติการเท่านั้น |
| อิเล็กตรอนนิวตริโน (νe) | มูออนนิวทริโน (νµ) | เอกภาพนิวตริโน (νƬ) |
|
– กัมมันตภาพรังสีเบต้า – เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ – ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดวงดาว |
– ผลิตในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ – รังสีคอสมิกบรรยากาศบน |
– สร้างในห้องปฏิบัติการเท่านั้น |
นอกจากนี้ ความคงตัวของอนุภาคที่หนักกว่าเหล่านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับมวลของพวกมันดังนั้นอนุภาคขนาดใหญ่จึงมีครึ่งชีวิตที่สั้นกว่าอนุภาคที่มีมวลน้อยกว่า อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่เบาที่สุด นั่นคือเหตุผลที่จักรวาลเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน และอนุภาคอื่นๆ นั้นหายาก ในการสร้างมิวออนและอนุภาคเอกภาพ เราต้องการพลังงานระดับสูง ในปัจจุบันเราสามารถเห็นได้เฉพาะในกรณีที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงเท่านั้น นอกจากนี้เรายังสามารถผลิตอนุภาคเหล่านี้ในเครื่องเร่งอนุภาคได้ นอกจากนี้ leptons มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันโดยปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่อ่อนแอ สำหรับอนุภาคเลปตันแต่ละอนุภาค มีสารต้านอนุภาคที่เราเรียกว่าแอนติเลปตอน และสารต้านเลปตอนเหล่านี้มีมวลใกล้เคียงกันและมีประจุตรงข้าม ตัวอย่างเช่น สารต้านอนุภาคของอิเล็กตรอนคือโพซิตรอน
ควาร์กคืออะไร
ควาร์กเป็นอนุภาคมูลฐานที่สำคัญอื่นๆ เราสามารถสรุปคุณสมบัติของอนุภาคในตระกูลควาร์กได้ดังนี้ (มวลของแต่ละอนุภาคอยู่ใต้ชื่อตัวเอง อย่างไรก็ตาม ความถูกต้องของตัวเลขเหล่านี้เป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก)
| ชาร์จ | 1st รุ่น | 2nd รุ่น | 3rd รุ่น |
| +2/3 |
ขึ้น 0.33 |
เสน่ห์ 1.58 |
บน 180 |
| -1/2 |
ลง 0.33 |
แปลก 0.47 |
ล่าง 4.58 |
ควาร์กโต้ตอบกันอย่างรุนแรงโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รุนแรงเพื่อสร้างควาร์กรวมกัน ชุดค่าผสมเหล่านี้เรียกว่า Hadronsอันที่จริงควาร์กแยกไม่มีอยู่ในจักรวาลของเราในปัจจุบัน ยิ่งไปกว่านั้น มีเหตุผลที่จะกล่าวว่าควาร์กทั้งหมดในจักรวาลนี้อยู่ในรูปของฮาดรอนบางรูปแบบ (ฮาดรอนที่พบได้บ่อยที่สุดคือโปรตอนและนิวตรอน)
รูปที่ 01: โมเดลมาตรฐานของอนุภาคมูลฐาน
นอกจากนี้ ควาร์กยังมีสมบัติภายในที่เรียกว่าเลขแบริออน ควาร์กทั้งหมดมีจำนวนแบริออนเท่ากับ 1/3 และแอนติควาร์กมีหมายเลขแบริออน -1/3 นอกจากนี้ ในปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคมูลฐาน คุณสมบัตินี้เรียกว่าหมายเลขแบริออนถูกอนุรักษ์ไว้
นอกจากนี้ ควาร์กยังมีคุณสมบัติอื่นที่เรียกว่ารส ตัวเลขถูกกำหนดเพื่อแสดงรสชาติของอนุภาคที่เรียกว่าหมายเลขรส รสชาติเรียกว่า Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) เป็นต้นอัพควาร์กมีความขึ้น +1 ในขณะที่ 0 ความแปลกและดาวน์
เลปตอนกับควาร์กต่างกันอย่างไร
อิเล็กตรอน มิวออน (µ) เทา (Ƭ) และนิวตริโนที่เกี่ยวข้องกันนั้นเรียกว่าตระกูลเลปตอน ในขณะที่ควาร์กเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งและเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร เมื่อเปรียบเทียบทั้งสอง ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลปตันและควาร์กก็คือ เลปตอนสามารถดำรงอยู่เป็นอนุภาคแต่ละตัวในธรรมชาติ ในขณะที่ควาร์กไม่สามารถทำได้
ยิ่งไปกว่านั้น เลปตอนยังมีประจุเป็นจำนวนเต็มในขณะที่ควาร์กมีประจุแบบเศษส่วน นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างเพิ่มเติมระหว่างเลปตอนและควาร์กเมื่อพิจารณาถึงแรงที่อนุภาคเหล่านี้สามารถรับได้ นั่นคือ; เลปตอนอยู่ภายใต้แรงอ่อน แรงโน้มถ่วง และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ในขณะที่ควาร์กอยู่ภายใต้แรงแรง แรงอ่อน แรงโน้มถ่วง และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
สรุป – Leptons vs Quarks
โดยย่อ ควาร์กและเลปตอนเป็นอนุภาคมูลฐานสองประเภท เมื่อนำมารวมกันจะเรียกว่า fermions เหนือสิ่งอื่นใด ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเลปตันและควาร์กก็คือ เลปตอนสามารถดำรงอยู่เป็นอนุภาคแต่ละตัวในธรรมชาติ ในขณะที่ควาร์กไม่สามารถทำได้