Лептон

Лептоны ( — лёгкі) — фундаментальныя часціцы з паўцэлым спінам, якія не ўдзельнічаюць у моцным узаемадзеянні. Разам з кваркамі і калібровачнымі базонамі лептоны складаюць неад'емную частку Стандартнай мадэлі.

 Этымалогія і гісторыя 

Назва «лептон» было прапанавана Л. Розенфельдам (па прапанове К. Мелера) у 1948 годзе і адлюстроўвала той факт, што ўсе вядомыя ў той час лептоны былі значна лягчэйшыя за цяжкія часціцы, што ўваходзяць у клас барыёнаў ( — цяжкі). Зараз этымалогія тэрміна ўжо не зусім адпавядае рэчаіснасці, бо адкрыты ў 1977 годзе тау-лептон прыкладна ў два разы цяжэйшы за самыя лёгкія барыёны (пратон і нейтрон).

 Уласцівасці 

Усе лептоны з'яўляюцца ферміёнамі, гэта значыць іх спін роўны . Лептоны разам з кваркамі (якія ўдзельнічаюць ва ўсіх чатырох узаемадзеяннях, уключаючы моцнае) складаюць клас фундаментальных ферміёнаў — часціц, з якіх складаецца рэчыва і ў якіх, наколькі гэта вядома, адсутнічае ўнутраная структура.

Нягледзячы на тое, што да гэтага часу ніякіх эксперыментальных указанняў на някропкавую структуру лептонаў не выяўлена, робяцца спробы пабудаваць тэорыі, у якіх лептоны (і іншая група фундаментальных ферміёнаў — кваркі) былі б састаўнымі аб'ектамі. Рабочая назва для гіпатэтычных часціц, з якіх складаюцца кваркі і лептоны, — прэоны.

 Пакаленні лептонаў 

Існуе тры пакаленні лептонаў:

 першае пакаленне: электрон, электроннае нейтрына
 другое пакаленне: мюон, мюоннае нейтрына
 трэцяе пакаленне: тау-лептон, тау-нейтрына

(плюс адпаведныя антычасціцы).

Такім чынам, у кожнае пакаленне ўваходзіць адмоўна зараджаны (з зарадам -1е) лептон, дадатна зараджаны (з зарадам +1e) антылептон і нейтральныя нейтрына і антынейтрына. Усе яны маюць ненулявую масу, хоць маса нейтрына вельмі малая ў параўнанні з масамі іншых элементарных часціц (меншая за 1 электронвольт для электроннага нейтрына).

Колькасць магчымых пакаленняў «класічных» лептонаў ўстаноўлена з эксперыментаў па вымярэнню шырыні распаду Z0-базона — яна роўная тром. Строга кажучы, гэта не выключае магчымасці існавання «стэрыльных» (якія не ўдзельнічаюць у слабым узаемадзеянні) або вельмі цяжкіх (масай больш за некалькі дзясяткаў ГэВ, насуперак назве) пакаленняў лептонаў. Колькасць пакаленняў лептонаў пакуль не растлумачана ў рамках існуючых тэорый. Амаль усе назіраемыя ў Сусвеце працэсы выглядалі б гэтак жа сама, калі б існавала толькі адно пакаленне лептонаў.

 Лептонны лік 

Кожнаму зараджанаму лептону (электрон, мюон, тау-лептон) адпавядае лёгкі нейтральны лептон — нейтрына. Раней лічылася, што кожнае пакаленне лептонаў мае свой (так званы водарны ці флэйварны — ад ) лептонны зарад, — іншымі словамі, лептон можа ўзнікнуць толькі разам з антылептонам са свайго пакалення, так, каб рознасць колькасці лептонаў і антылептонаў кожнага пакалення ў замкнёнай сістэме была пастаяннай. Гэтая рознасць называецца электронным, мюонным або тау-лептонным лікам, у залежнасці ад разглядаемага пакалення. Лептонны лік лептонаў роўны +1, антылептонаў -1.

З адкрыццём асцыляцый нейтрына выяўлена, што гэтае правіла парушаецца: электроннае нейтрына можа ператварыцца ў мюоннае або тау-нейтрына і г. д. Такім чынам, водарны лептонны лік не захоўваецца. Аднак працэсаў, у якіх не захоўваўся б агульны лептонны лік (які не залежыць ад пакалення), пакуль не выяўлена. Лептонны лік часам называюць лептонным зарадам, хоць з ім, у адрозненне ад электрычнага зарада, не звязана якое-небудзь калібровачнае поле. Закон захавання лептоннага ліку з'яўляецца эксперыментальным фактам і пакуль не мае агульнапрынятага тэарэтычнага абгрунтавання. У сучасных пашырэннях Стандартнай мадэлі, якія аб'ядноўваюць моцнае і электраслабае ўзаемадзеянні, прадказваюцца працэсы, якія не захоўваюць лептонны лік. Іх нізкаэнергетычнымі праявамі могуць быць пакуль не адкрытыя нейтрына-антынейтрынныя асцыляцыі і безнейтрынны двайны бэта-распад, якія змяняюць лептонны лік на дзве адзінкі.

 Часы жыцця 

З зараджаных лептонаў стабільным з'яўляецца толькі самы лёгкі — электрон (і яго антычасціца — пазітрон). Цяжэйшыя зараджаныя лептоны распадаюцца на лягчэйшыя. Напрыклад, адмоўны мюон распадаецца ў электрон, электроннае антынейтрына і мюоннае нейтрына (відаць, што ў гэтым працэсе захоўваюцца як агульны, так і флэйварны лептонныя лікі) з часам жыцця каля 2 мікрасекунд. Тау-лептон (час жыцця каля 3 с) можа распадацца з вылетам не толькі лептонаў, але і лёгкіх адронаў (каонаў і піонаў). Распад нейтрына не знойдзены, у цяперашні час яны лічацца стабільнымі.

 Масы 

Для мас зараджаных лептонаў атрымана некалькі простых эмпірычных заканамернасцей, такіх як  і , якія не маюць агульнапрынятага тэарэтычнага тлумачэння.

 Крыніцы 

 Літаратура 


Катэгорыя:Лептоны
Катэгорыя:Стандартная мадэль