Лептон

Лептон

Лепто́ны (греч. λεπτός — лёгкий) — фундаментальные частицы с полуцелым спином, не участвующие в сильном взаимодействии. Наряду с кварками и калибровочными бозонами лептоны составляют неотъемлемую часть Стандартной модели.

Содержание

Этимология и история

Название «лептон» было предложено Л. Розенфельдом (по предложению К. Мёллера) в 1948 году[1] и отражало тот факт, что все известные в то время лептоны были значительно легче тяжёлых частиц, входящих в класс барионов (βαρύς — тяжёлый). Сейчас этимология термина уже не вполне согласуется с действительным положением дел, так как открытый в 1977 году тау-лептон примерно в два раза тяжелее самых лёгких барионов (протона и нейтрона).

Свойства

Все лептоны являются фермионами, то есть их спин равен 1/2. Лептоны вместе с кварками (которые участвуют во всех четырёх взаимодействиях, включая сильное) составляют класс фундаментальных фермионов — частиц, из которых состоит вещество и у которых, насколько это известно, отсутствует внутренняя структура.

Несмотря на то, что до сих пор никаких экспериментальных указаний на неточечную структуру лептонов не обнаружено, делаются попытки построить теории, в которых лептоны (и другая группа фундаментальных фермионов — кварки) были бы составными объектами. Рабочее название для гипотетических частиц, составляющих кварки и лептоны, — преоны.

Поколения лептонов

Существует три поколения лептонов:

(плюс соответствующие античастицы). Таким образом, в каждое поколение входит отрицательно заряженный (с зарядом −1e) лептон, положительно заряженный (с зарядом +1e) антилептон и нейтральные нейтрино и антинейтрино. Все они обладают ненулевой массой, хотя масса нейтрино весьма мала по сравнению с массами других элементарных частиц (менее 1 электронвольта для электронного нейтрино).

Символ Название Заряд Масса
Первое поколение
e Электрон −1 0,510998910(13) МэВ/c²
νe Электронное нейтрино 0 < 2 эВ/c²
Второе поколение
μ Мюон −1 105,6583668(38) МэВ/c²
νμ Мюонное нейтрино 0 < 0,19 МэВ/c²
Третье поколение
τ Тау-лептон −1 1776,84(17) МэВ/c²
ντ Тау-нейтрино 0 < 18,2 МэВ/c²

Количество возможных поколений «классических» лептонов установлено из экспериментов по измерению ширины распада Z0-бозона — оно равно трём. Строго говоря, это не исключает возможности существования «стерильных» (не участвующих в слабом взаимодействии) или очень тяжёлых (массой более нескольких десятков ГэВ, вопреки названию) поколений лептонов. Количество поколений лептонов пока не объяснено в рамках существующих теорий. Почти все наблюдаемые во Вселенной процессы выглядели бы точно так же, если бы существовало только одно поколение лептонов[2].

Лептонное число

Каждому заряженному лептону (электрон, мюон, тау-лептон) соответствует лёгкий нейтральный лептон — нейтрино. Ранее считалось, что каждое поколение лептонов обладает своим (так называемым флейворным — от англ. flavor) лептонным зарядом, — иными словами, лептон может возникнуть только вместе с антилептоном из своего поколения, так, чтобы разность количества лептонов и антилептонов каждого поколения в замкнутой системе была постоянной. Эта разность называется электронным, мюонным или тау-лептонным числом, в зависимости от рассматриваемого поколения. Лептонное число лептона равно +1, антилептона — −1.

С открытием осцилляций нейтрино обнаружено, что это правило нарушается: электронное нейтрино может превратиться в мюонное или тау-нейтрино и т. д. Таким образом, флейворное лептонное число не сохраняется. Однако процессов, в которых не сохранялось бы общее лептонное число (не зависящее от поколения), пока не обнаружено. Лептонное число иногда называют лептонным зарядом, хотя с ним, в отличие от электрического заряда, не связано какое-либо калибровочное поле. Закон сохранения лептонного числа является экспериментальным фактом и пока не имеет общепринятого теоретического обоснования. В современных расширениях Стандартной модели, объединяющих сильное и электрослабое взаимодействия, предсказываются процессы, не сохраняющие лептонное число. Их низкоэнергетическими проявлениями могут быть пока не открытые нейтрино-антинейтринные осцилляции и безнейтринный двойной бета-распад, изменяющие лептонное число на две единицы.

Времена жизни

Из заряженных лептонов стабильным является только самый лёгкий из них — электрон (и его античастица — позитрон). Более тяжёлые заряженные лептоны распадаются в более лёгкие. Например, отрицательный мюон распадается в электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино (видно, что в этом процессе сохраняются как общее, так и флейворные лептонные числа) с временем жизни около 2 микросекунд. Тау-лептон (время жизни около 3·10−13 с) может распадаться с вылетом не только лептонов, но и лёгких адронов (каонов и пионов). Распад нейтрино не обнаружен, в настоящее время они считаются стабильными.

Массы

Для масс заряженных лептонов получено несколько простых эмпирических закономерностей, таких как формула Коидэ и формула Барута, которые не имеют общепринятого теоретического объяснения.

Литература

  1. Rosenfeld L. Nuclear Forces. — North-Holland Publishing Co, 1948.
  2. И.Ф. Гинзбург Нерешённые проблемы фундаментальной физики (рус.) // Успехи физических наук. — 2009. — Т. 179. — С. 525–529. — DOI:10.3367/UFNr.0179.200905d.0525

Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Поможем написать реферат
Синонимы:

Полезное


Смотреть что такое "Лептон" в других словарях:

  • лептон — сущ., кол во синонимов: 7 • мептон (1) • мюон (5) • тау лептон (2) • …   Словарь синонимов

  • ЛЕПТОН — ЛЕПТОН, один из классов ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ, который включает три группы: ЭЛЕКТРОН и электронное НЕЙТРИНО; МЮОН и мюонное нейтрино; ТАУ ЧАСТИЦУ и тау нейтрино и все их античастицы (антилептоны). Лептоны участвуют в СЛАБОМ ЯДЕРНОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ,… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • лептон — а, м. ( …   Словарь иностранных слов русского языка

  • Лептон(ы) — (от греч. leptos легкий) фундаментальные элементарные частицы со спином S (полуцелым, как говорят физики), не участвующие в сильном взаимодействии, имеющие так называемый лептонный заряд. К лептонам относятся электрон, отрицательно заряженные… …   Начала современного естествознания

  • лептон — leptonas statusas T sritis chemija apibrėžtis Elementarioji dalelė, kurios masė mažesnė už kitų elementariųjų dalelių, išskyrus fotono, masę. atitikmenys: angl. lepton rus. лептон …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • лептон — leptonas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. lepton vok. Lepton, n rus. лептон, m pranc. lepton, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Лептон — (множ. число лепта) 1/100 монетной единицы в Греции (драхмы) …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • лептон — м. см. лептоны Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • лептон — (2 м); мн. ле/птоны, Р. ле/птонов …   Орфографический словарь русского языка

  • лептон — іменник чоловічого роду …   Орфографічний словник української мови


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»