Leptons vs Hadrons
Nous savons depuis plus de trois cents ans que la matière est constituée d'atomes. Les atomes sont considérés comme indivisibles jusqu'au XXe siècle. Mais le physicien du XXe siècle a découvert que l'atome peut être divisé en plus petits morceaux, et que tous les atomes sont constitués de différentes compositions de ces particules. Celles-ci sont connues sous le nom de particules subatomiques et à savoir le proton, le neutron et l'électron.
Une enquête plus approfondie révèle que ces particules (particules subatomiques) ont également une structure interne et sont constituées de plus petites choses. Ces particules sont connues sous le nom de particules élémentaires, et les leptons et les quarks sont connus pour être deux catégories principales de particules élémentaires. Les quarks sont liés ensemble pour former une structure de particules plus grande connue sous le nom de hadrons.
Leptons
Les particules appelées électrons, muons (µ), tau (Ƭ) et leurs neutrinos correspondants sont connues sous le nom de famille des leptons. L'électron, le muon et le tau ont une charge de -1 et ne diffèrent les uns des autres que par leur masse. Le muon est trois fois plus massif que l'électron et le tau est 3500 fois plus massif que l'électron. Leurs neutrinos correspondants sont neutres et relativement sans masse. Chaque particule et où les trouver sont résumées dans le tableau suivant.
| 1st Génération | 2nd Génération | 3rd Génération |
| Électron (e) | Muons (µ) | Tau (Ƭ) |
|
a) En atomes b) Produit en radioactivité bêta |
a) Grands nombres produits dans la haute atmosphère par le rayonnement cosmique | Observé uniquement dans les laboratoires |
| Neutrino électronique (νe) | Neutrino muonique (νµ) | Neutrino tau (νƬ) |
|
a) Radioactivité bêta b) Réacteurs nucléaires c) Dans les réactions nucléaires dans les étoiles |
a) Produit dans les réacteurs nucléaires b) Rayonnement cosmique de la haute atmosphère |
Généré uniquement dans les laboratoires |
La stabilité de ces particules plus lourdes est directement liée à leur masse. Les particules massives ont une demi-vie plus courte que les particules moins massives. L'électron est la particule la plus légère; c'est pourquoi l'univers est abondant en électrons, mais les autres particules sont rares. Pour générer des muons et des particules de tau, un niveau élevé d'énergie est nécessaire et, de nos jours, on ne peut le voir que dans les cas où il existe une densité d'énergie élevée. Ces particules peuvent être produites dans des accélérateurs de particules. Les leptons interagissent les uns avec les autres par l'interaction électromagnétique et l'interaction nucléaire faible.
Pour chaque particule de lepton, il existe des anti-particules appelées antileptons. Les anti-leptons ont une masse similaire et une charge opposée. L'anti-particule de l'électron est connue sous le nom de positrons.
Hardrons
L'autre grande catégorie de particules élémentaires est connue sous le nom de quarks. Ce sont les quarks up, down, étrange, top et bottom. Ces quarks ont des charges fractionnaires. Les quarks possèdent également des antiparticules appelées antiquarks. Ils ont la même masse mais une charge opposée.
| Chargé | 1st Génération | 2nd Génération | 3rd Génération |
| +2/3 |
Haut 0.33 |
Charme 1.58 |
Haut 180 |
| -1/2 |
Bas 0.33 |
Étrange 0.47 |
Bas 4.58 |
N. B. les masses de particules indiquées en bas sont en GeV/c2.
Ces particules interagissent par une force puissante pour former des particules plus grosses appelées hadrons et les hadrons ont une charge en nombre entier.
Fondamentalement, les quarks se combinent avec les quarks eux-mêmes ou avec des anti-quarks, pour former des hadrons stables. Les trois principales catégories de hadrons sont les baryons, les antibaryons et les mésons. Les baryons sont constitués de trois quarks (qqq) liés avec une forte force, et les antibaryons sont trois anti-quarks ([latex]\bar{q}\bar{q}\bar{q}[/latex]) liés. Les mésons sont des quarks et des antiquarks ([latex]q\bar{q}[/latex]) appariés.
Quelle est la différence entre les hadrons et les leptons ?
• Les quarks et les leptons sont deux catégories de particules élémentaires et pris ensemble, appelés fermions.
• Les quarks se combinent par une forte interaction nucléaire pour former des hadrons; jusqu'à présent, aucune structure interne des leptons n'a été découverte, mais les hadrons ont une structure interne. Les leptons existent en tant que particules individuelles.
• Les hadrons sont des particules plus massives que les leptons.
• Les leptons interagissent par des forces électromagnétiques et faibles, tandis que les quarks interagissent par des interactions fortes.
