Leptone

I leptoni sono un gruppo di particelle elementari appartenenti alla famiglia dei fermioni. Sono suddivisi in due classi: quelli carichi, come l'elettrone, e quelli neutri, i neutrini. Le due classi comprendono ognuna tre tipologie: la prima l'elettrone, il muone e il tauone, la seconda tre tipi di neutrino, ciascuno associato agli altri leptoni (neutrino elettronico , neutrino muonico  e neutrino tauonico ). Ogni coppia leptone-neutrino corrispondente costituisce una generazione.

L'elettrone, il muone e il tauone hanno carica elettrica negativa, definita come la carica elementare, e si differenziano per massa e vita media. I neutrini sono stati ritenuti per lungo tempo privi di massa, ma nel 1998, presso l'osservatorio Super-Kamiokande in Giappone, è stato mostrato che il neutrino ha massa piccolissima, da  a 1 milione di volte inferiore a quella dell'elettrone. I leptoni interagiscono con le varie interazioni fondamentali tranne l'interazione forte, in ciò differenziandosi dai quark.

Il termine leptone deriva dalla parola greca: λεπτός («leggero») e si riferisce alla piccola massa del primo leptone scoperto, l'elettrone, rispetto ai nucleoni.

Tabella dei leptoni

Il numero leptonico 
I leptoni sono caratterizzati da tre numeri quantici, chiamati numeri leptonici. Essi vengono definiti da un numero intero positivo nel caso di un leptone e da un numero intero negativo nel caso di un antileptone.

A ciascun doppietto di leptoni viene, quindi, assegnato un numero leptonico differente che deve essere conservato in tutte le interazioni. Si distingue, pertanto, tra:
 numero leptonico elettronico che è definito come il numero totale di elettroni più il numero di neutrini elettronici meno il numero delle loro antiparticelle;
 numero leptonico muonico che è definito come il numero totale di muoni più il numero di neutrini muonici meno il numero delle loro antiparticelle;
 numero leptonico tau che è definito come il numero totale di particelle tau più il numero di neutrini tauonici meno il numero delle loro antiparticelle.

I numeri leptonici sono rigorosamente conservati (cioè la somma dei numeri leptonici di ogni famiglia nello stato iniziale è uguale alla somma dei numeri leptonici nello stato finale) nelle interazioni elettromagnetiche e nelle interazioni forti, mentre nelle interazioni deboli c'è una leggera violazione, dovuta al fenomeno dell'oscillazione dei neutrini. Questo perché:

 le interazioni elettromagnetiche non possono creare o distruggere leptoni singoli, ma solo coppie leptone-antileptone (solo gli elettroni, i muoni e i tauoni, non i neutrini), in modo che il numero leptonico si conservi;
 i leptoni non sono soggetti alle interazioni forti, quindi il numero leptonico è banalmente conservato;
 le interazioni deboli il più delle volte trasformano un leptone (per esempio un elettrone) nell'altro leptone dello stesso sapore (es. neutrino elettronico), oppure creano o distruggono una coppia leptone-antileptone (elettrone e antineutrino elettronico, positrone e neutrino elettronico, e così via per ogni sapore), conservando quindi il numero leptonico;
 l'oscillazione dei neutrini è un fenomeno (peraltro abbastanza infrequente) dovuto alla massa non nulla dei neutrini stessi, per cui un neutrino di un sapore può trasformarsi in un neutrino delle altre due, violando così il numero leptonico. Misure dell'oscillazione sono state effettuate sin dagli anni '60, quando venne notato un deficit di neutrini elettronici solari, anche se le prove definitive si sono avute solo nell'ultimo decennio.

Tabella di riepilogo

Bibliografia

Libri
 L.B. Okun, Leptoni e quark, Editori Riuniti university press, 2011, ISBN 978-88-6473-218-3

Articoli

Voci correlate 
Legge di conservazione del numero leptonico
Dileptoni
Fermione
Lista delle particelle
Neutrino
Numero leptonico
Formula di Koide

Altri progetti

Collegamenti esterni 
 
 Il Particle Data Group, organizzazione che raccoglie tutte le informazioni note sulle particelle.
 Leptons, piccolo riassunto dall'Università della Georgia sui leptoni.