LEPTONLAR NEDIR?

Send

19. ve 20. yüzyıllar boyunca fizikçiler madde ve enerjinin doğasını derinlemesine araştırmaya başladılar. Böylece, onları yöneten kuralların gittikçe derinleştikçe daha bulanık hale geldiğini çabucak fark ettiler. Öncelikli teori eskiden tüm maddelerin bölünemez atomlardan oluştuğuyken, bilim adamları atomların kendilerinin bile daha küçük parçacıklardan oluştuğunu fark etmeye başladılar.

Bu araştırmalardan, Parçacık Fiziğinin Standart Modeli doğdu. Bu modele göre, Evrendeki tüm maddeler iki tür parçacıktan oluşur: Büyük Hadron Çarpıştırıcısının (LHC) adını aldığı hadronlar ve leptonlar. Hadronların diğer temel parçacıklardan (kuarklar, kuarklar, vb.) Oluştuğu durumlarda, leptonlar kendi başlarına var olan temel parçacıklardır.

Tanım:

Lepton kelimesi Yunancadan geliyor leptos"küçük", "ince" veya "ince" anlamına gelir. Kelimenin ilk kaydedilen kullanımı kitabında fizikçi Leon Rosenfeld tarafından yapıldı.Nükleer Kuvvetler (1948). Kitapta, kelimenin kullanımını Danimarkalı kimyager ve fizikçi Prof. Christian Moller tarafından yapılan bir öneriye bağladı.

Terim, Rosenfeld’in zamanında bilinen tek leptonlar müon olduğu için küçük kütleli parçacıkları ifade etmek için seçildi. Bu temel parçacıklar elektronlardan 200 kat daha büyüktür, ancak bir protonun kütlesinin yaklaşık dokuzda biri vardır. Kuarklarla birlikte, leptonlar maddenin temel yapı taşlarıdır ve bu nedenle “temel parçacıklar” olarak görülürler.

Lepton Çeşitleri:

Standart Model'e göre altı farklı lepton türü vardır. Bunlar arasında Elektron, Muon ve Tau partikülleri ile bunların ilişkili nötrinoları (yani elektron nötrino, muon nötrino ve tau nötrino) bulunur. Leptonlar negatif yüke ve farklı bir kütleye sahipken, nötrinoları nötr bir yüke sahiptir.

Elektronlar en hafiftir, kütlesi 0.000511 gigaelektronvolt (GeV), Müonların kütlesi 0.1066 Gev ve Tau parçacıklarının (en ağır) 1.777 Gev kütlesi vardır. Temel parçacıkların farklı çeşitlerine yaygın olarak "tatlar" denir. Üç lepton aromasının her biri farklı ve farklı olsa da (diğer parçacıklarla etkileşimleri açısından) değişmezler.

Bir nötrino, “nötrino lezzet salınımı” olarak bilinen bir süreç olan lezzetini değiştirebilir. Bu, güneş nötrino, atmosferik nötrino, nükleer reaktör veya kiriş salınımlarını içeren bir dizi form alabilir. Gözlemlenen tüm vakalarda, salınımlar, yaratılan nötrino sayısında bir eksiklik olduğu doğrulandı.

Gözlemlenen bir neden, koşullara bağlı olarak, müonların lezzetlerini elektron nötrinoları veya tau nötrinoları olacak şekilde değiştirdiği bir süreç olan “müon çürümesi” (aşağıya bakınız) ile ilgilidir. Ek olarak, üç leptonun ve onların nötrinolarının ilişkili bir antipartikülü (antilepton) vardır.

Her biri için, antileptonlar aynı kütleye sahiptir, ancak diğer tüm özellikler tersine çevrilir. Bu çiftler elektron / pozitron, muon / antimuon, tau / antitau, elektron nötrino / elektron antineutrino, muon nötrino / muan antinuetrino ve tau nötrino / tau antineutrinodan oluşur.

Mevcut Standart Model, ilişkili nötrinolarıyla birlikte üçten fazla tipte (“kuşaklar”) var olduğunu varsayar. Bu, Big Bang'den sonra nükleosentez sürecini modellemeye çalışan ve üçten fazla leptonun varlığının erken Evren'de helyum bolluğunu etkileyeceği deneysel kanıtlarla uyumludur.

Özellikleri:

Tüm leptonlar negatif yüke sahiptir. Ayrıca spinleri şeklinde gerçek bir dönüşe sahiptirler, yani elektrik yüklü elektronlar - yani “yüklü leptonlar” - manyetik alanlar üretecektir. Sadece zayıf elektromanyetik kuvvetler olsa da diğer maddelerle etkileşime girebilirler. Sonuçta, yükleri bu etkileşimlerin gücünü, elektrik alanlarının gücünü ve harici elektrik veya manyetik alanlara nasıl tepki verdiklerini belirler.

Ancak hiçbiri madde ile güçlü kuvvetler aracılığıyla etkileşime giremez. Standart Modelde, her lepton içsel kütle olmadan başlar. Yüklü leptonlar Higgs alanı ile etkileşimler yoluyla etkili bir kütle elde ederken, nötrinolar kütlesiz kalır veya sadece çok küçük kütlelere sahiptir.

Çalışmanın Tarihçesi:

Tanımlanacak ilk lepton, İngiliz fizikçi J.J. Thomson ve meslektaşları 1897'de bir dizi katot ışınlı tüp deneyi kullanarak. Bir sonraki keşifler 1930'larda geldi, bu da elektronlara benzeyen zayıf etkileşen parçacıklar için yeni bir sınıflandırma yaratılacaktı.

İlk keşif, 1930'da Avusturyalı-İsviçreli fizikçi Wolfgang Pauli tarafından yapıldı, beta çürümesinin Enerji Tasarrufu yasası ve Newton'un Hareket Yasası (özellikle de Momentum ve Açısal Momentumun Korunumu).

Pozitron ve muon sırasıyla Carl D. Anders tarafından 1932 ve 1936'da keşfedildi. Muonun kütlesi nedeniyle, başlangıçta bir mezon için yanlış yapıldı. Ancak (bir elektronunkine benzeyen) davranışı ve güçlü etkileşime girmemesi nedeniyle, müon yeniden sınıflandırıldı. Elektron ve elektron nötrino ile birlikte, “lepton” olarak bilinen yeni bir parçacık grubunun parçası oldu.

1962'de, Leon M.Lederman, Melvin Schwartz ve Jack Steinberger'den oluşan bir Amerikan fizikçi ekibi, muon nötrino'nun etkileşimlerini tespit edebildi ve böylece birden fazla nötrino türü olduğunu gösterdi. Aynı zamanda, teorik fizikçiler, nihayetinde deneysel olarak teyit edilecek diğer birçok nötrino çeşidinin varlığını varsaydılar.

Tau parçacığı, Nobel Ödülü kazanan fizikçi Martin Lewis Perl ve meslektaşlarının SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'ndaki çalışmaları sayesinde 1970'lerde bunu izledi. İlişkili nötrino'nun kanıtı, eksik enerji ve elektronların beta bozunmasının neden olduğu eksik enerjiye ve momentuma benzer bir momentum gösteren tau bozunması çalışmasıyla izledi.

2000 yılında, Fermilab'daki NU Tau (DONUT) deneyinin Doğrudan Gözlemi sayesinde tau nötrino doğrudan gözlemlendi. Bu, CERN'in uzun zamandır aranan Higgs Bozonu olan bir parçacık tespit ettiğini açıkladığı 2012 yılına kadar gözlemlenecek olan Standart Modelin son parçacığı olacaktı.

Bugün hala bulunmayı bekleyen leptonlar olduğuna inanan bazı parçacık fizikçileri var. Bu "dördüncü nesil" parçacıklar, eğer gerçekten gerçeklerse, parçacık fiziğinin Standart Modelinin ötesinde var olacaklardı ve muhtemelen madde ile daha egzotik yollarla etkileşime gireceklerdi.

Space Magazine'de Leptonlar ve atom altı parçacıklar hakkında birçok ilginç makale yazdık. İşte Atomaltı Parçacıklar Nedir ?, Baryonlar Nedir ?, LHC'nin İlk Çarpışmaları, İki Yeni Atomaltı Parçacığı Bulunur ve Fizikçiler Belki Belki Doğanın 5. Muhtemel Keşfini Onaylayabilirler.

Daha fazla bilgi için, SLAC’ın Sanal Ziyaretçi Merkezi Leptons’a iyi bir giriş yapmıştır ve Parçacık Veri Grubu (PDG) Parçacık Fiziği İncelemesini mutlaka kontrol ediniz.

Astronomi Cast de konuyla ilgili bölümler var. İşte Bölüm 106: Her Şeyin Teorisi için Arama ve Bölüm 393: Standart Model - Leptons & Quarks.

Kaynaklar: