Λεπτόνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Τα λεπτόνια είναι σωματίδια στην επιστήμη της φυσικής, τα οποία δεν μετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις. Ένας βασικός διαχωρισμός, στα σωματίδια ύλης, αφορά στη συμμετοχή τους ή μη στα διάφορα είδη αλληλεπιδράσεων. Έτσι, τα διάφορα σωματίδια χωρίζονται στα αδρόνια τα οποία μπορούν να μετέχουν εκτός των άλλων και σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις και στα λεπτόνια, τα οποία δεν μπορούν να μετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις.


Ιστορική αναδρομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ιστορικά, η εισαγωγή του πρώτου λεπτονίου (του ηλεκτρονίου) στη θεωρητική περιγραφή των ατόμων, έγινε στο μοντέλο του Rutherford. Το 1933, ανακαλύφθηκε από τον (Anderson) ένα νέο σωματίδιο, το ποζιτρόνιο, ενώ την ίδια χρονιά εισάγεται το νετρίνο και το αντισωματίδιο του, με καθαρά θεωρητικά επιχειρήματα. Η πειραματική ανίχνευση του νετρίνου και η επαλήθευση της θεωρητικής περιγραφής, έγινε το 1953. Το 1936 ανακαλύπτεται πειραματικά το μιόνιο, αν και μόνο μετά το 1947 οι φυσικοί αντιλήφθηκαν ότι πρόκειται για ένα νέο είδος λεπτονίου, το οποίο διαθέτει και αυτό το αντισωματίδιό του. Η διάκριση μεταξύ των νετρίνων του ηλεκτρονίου και των νετρίνων του μιονίου διαπιστώθηκε σε πειράματα τα έτη 1962 και 1963. Τέλος, το 1976 ανακαλύφθηκε πειραματικά το σωμάτιο ταυ, αρκετά βαρύτερο σε σχέση με τα υπόλοιπα λεπτόνια. Υπάρχουν αρκετές ενδείξεις για την ύπαρξη του αντίστοιχου νετρίνου και του σωματιδίου του, τα οποία δεν έχουν όμως παρατηρηθεί πειραματικά. Η ονομασία προέρχεται από την ελληνική λέξη λεπτός, που σημαίνει ελαφρύς, σε αντιδιαστολή με τη λέξη αδρός που σημαίνει βαρύς, και χρησιμοποιήθηκε για τα βαρυόνια και τα μεσόνια. Η ονομασία αυτή δόθηκε καθώς το πρώτο λεπτόνιο που βρέθηκε, το ηλεκτρόνιο, ήταν πολύ ελαφρύτερο του πρωτονίου, και είναι ατυχής, καθώς έχουν ανακαλυφθεί αρκετά μεσόνια ή βαρυόνια, που είναι ελαφρύτερα των λεπτονίων.

Ιδιότητες των λεπτονίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Και τα έξι λεπτόνια θεωρούνται σήμερα στοιχειώδη σωματίδια και συγκροτούν μια κατηγορία, που μαζί με εκείνη των κουάρκ αποτελούν τους δομικούς λίθους της ύλης. Έχουν όλα σπιν 1/2 (είναι δηλαδή φερμιόνια και δε μετέχουν σε ισχυρές αλληλεπιδράσεις). Τα λεπτόνια μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε διπλέτες, όπου το ένα σωματίδιο έχει μάζα και ηλεκτρικό φορτίο (όπως το ηλεκτρόνιο και το μιόνιο) και το δεύτερο είναι σχεδόν άμαζο και ηλεκτρικά ουδέτερο (όπως τα διάφορα νετρίνα). Μπορούμε λοιπόν να σχηματίσουμε τις παρακάτω διπλέτες:


\qquad \begin{pmatrix} e^{-} \\ \nu_{e} \end{pmatrix} \qquad   \begin{pmatrix} \mu^{-} \\ \nu_{\mu} \end{pmatrix}  \qquad  \begin{pmatrix} \tau^{-} \\ \nu_{\tau} \end{pmatrix}


και τις αντίστοιχες για τα αντισωματίδιά τους. Τα λεπτόνια διαθέτουν έναν χαρακτηριστικό αριθμό, ο οποίος ονομάζεται λεπτονικός αριθμός, και ο οποίος διατηρείται στις διάφορες αντιδράσεις. Υπάρχουν τρεις λεπτονικοί αριθμοί: ο ηλεκτρονικός, ο μιονικός και ο ταυ, τους οποίους διαθέτουν τα αντίστοιχα σωματίδια και τα νετρίνα τους.

Πίνακας των λεπτονίων[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Σωματίδιο / αντισωματίδιο Νετρίνο / αντινετρίνο
Όνομα Σύμβολο Φορτίο (e) Μάζα (MeV) Όνομα Σύμβολο Φορτίο (e) Μάζα (MeV)
Ηλεκτρόνιο / Ποζιτρόνιο e^- \, / \, e^+ −1 / +1 0.511 Νετρίνο ηλεκτρονίου / Αντινετρίνο ηλεκτρονίου \nu_e \, / \, \overline{\nu}_e 0 <0.0000022 [1]
Μιόνιο / Αντιμιόνιο \mu^- \, / \, \mu^+ −1 / +1 105.6 Νετρίνο μιονίου / Αντινετρίνο μιονίου \nu_\mu \, / \, \overline{\nu}_\mu 0 <0.17 [1]
Ταυ λεπτόνιο / Αντιταυ \tau^- \, / \, \tau^+ −1 / +1 1777 Ταυ νετρίνο / Ταυ αντινετρίνο \nu_\tau \, / \, \overline{\nu}_\tau 0 <15.5 [1]

Πρέπει να σημειωθεί πως είναι γνωστό ότι οι μάζες των νετρίνων είναι μη-μηδενικές, εξ' αιτίας των ταλαντώσεων των νετρίνων, αλλά παραμένουν πολύ μικρές για να μετρηθούν, μέχρι τις αρχές του 2007.

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. 1,0 1,1 1,2 «Laboratory measurements and limits for neutrino properties». http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-mass.html.