ההבדל העיקרי בין הלפטונים לקווארקים הוא שלפטונים יכולים להתקיים כחלקיקים בודדים בטבע בעוד שקווארקים לא יכולים.
עד המאה ה-20, אנשים האמינו שאטומים אינם ניתנים לחלוקה, אך הפיזיקאים של המאה ה-20 גילו שניתן לשבור את האטום לחתיכות קטנות יותר, וכל האטומים עשויים מהרכבים שונים. לכן, אנו קוראים להם חלקיקים תת-אטומיים: כלומר, הפרוטון, הנייטרון והאלקטרון. יתר על כן, חקירות מגלות שלחלקיקים תת-אטומיים יש גם מבנה פנימי, ועשויים מדברים קטנים יותר. לפיכך, חלקיקים אלה ידועים כחלקיקים יסודיים, ולפטונים וקווארקים הם שתי הקטגוריות העיקריות שלהם.
מהם לפטון?
חלקיקים שאנו מכנים אלקטרונים, מיואונים (µ), טאו (Ƭ) והנייטרינים המתאימים להם ידועים כמשפחת הלפטונים. יתר על כן, לאלקטרון, מיאון וטאו יש מטען של -1, והם נבדלים זה מזה רק מהמסה. זה; המיאון מסיבי פי שלושה מהאלקטרון, וטאו גדול פי 3500 מהאלקטרון. יתרה מכך, הנייטרינים המקבילים להם הם ניטרליים וחסרי מסה יחסית. הטבלה הבאה מסכמת כל חלקיק והיכן למצוא אותו.
| 1st דור | 2nd דור | 3rd דור |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– באטומים – מיוצר ברדיואקטיביות בטא |
– מספרים גדולים שנוצרו באטמוספירה העליונה על ידי קרינה קוסמית | – נצפה רק במעבדות |
| אלקטרון נייטרינו (νe) | Muon neutrino (νµ) | טאו נייטרינו (νƬ) |
|
– רדיואקטיביות בטא – כורים גרעיניים – בתגובות גרעיניות בכוכבים |
– מיוצר בכורים גרעיניים – קרינה קוסמית אטמוספרית עליונה |
– נוצר רק במעבדות |
חוץ מזה, היציבות של החלקיקים הכבדים האלה קשורה ישירות למסה שלהם.לכן, לחלקיקים מסיביים יש זמן מחצית חיים קצר יותר מאשר לחלקיקים הפחות מסיביים. האלקטרון הוא החלקיק הקל ביותר; זו הסיבה שהיקום שופע אלקטרונים, ושאר החלקיקים נדירים. כדי ליצור מיואונים וחלקיקי טאו, אנו זקוקים לרמה גבוהה של אנרגיה. בימינו אנו יכולים לראות אותם רק במקרים בהם יש צפיפות אנרגיה גבוהה. יתר על כן, אנו יכולים לייצר חלקיקים אלה במאיצי חלקיקים. בנוסף, הלפטונים מקיימים אינטראקציה זה עם זה על ידי אינטראקציה אלקטרומגנטית ואינטראקציה גרעינית חלשה. עבור כל חלקיק לפטון, ישנם אנטי-חלקיקים שאנו קוראים להם כאנטילפטונים. וכן, האנטי-לפטונים הללו בעלי מסה דומה ומטען הפוך. לדוגמה, האנטי-חלקיק של האלקטרונים הם פוזיטרונים.
מהם קווארקים?
קווארק היא הקטגוריה העיקרית האחרת של חלקיקים יסודיים. אנו יכולים לסכם את התכונות של חלקיקים במשפחת הקווארקים באופן הבא. (המסה של כל חלקיק נמצאת מתחת לשם עצמו. עם זאת, הדיוק של המספרים הללו שנוי במחלוקת).
| Charge | 1st דור | 2nd דור | 3rd דור |
| +2/3 |
Up 0.33 |
קסם 1.58 |
Top 180 |
| -1/2 |
למטה 0.33 |
מוזר 0.47 |
תחתון 4.58 |
קווארקים מקיימים אינטראקציה חזקה זה עם זה על ידי אינטראקציה גרעינית חזקה ליצירת שילובים של קווארקים. שילובים אלו ידועים בשם האדרונים.למעשה, קווארקים מבודדים אינם קיימים כיום ביקום שלנו. יתר על כן, סביר לומר שכל הקווארקים ביקום הזה נמצאים בצורה כלשהי של האדרונים. (הסוגים הנפוצים והידועים ביותר של ההדרונים הם פרוטונים ונויטרונים).
איור 01: מודל סטנדרטי של חלקיקים אלמנטריים
חוץ מזה, לקווארקים יש תכונה פנימית המכונה מספר הבריון. לכל הקווארקים יש מספר באריון של 1/3, ולאנטי-קווארקים יש מספרי בריון -1/3. יתר על כן, בתגובה הכוללת חלקיקים יסודיים, תכונה זו המכונה מספר הבריון נשמרת.
יתר על כן, לקווארקים יש תכונה נוספת שנקראת הטעם. מספר מוקצה לציון הטעם של החלקיק המכונה מספר הטעם. הטעמים מכונים Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) וכן הלאה.ל-up quark יש upness של +1 בעוד 0 מוזרות ו-downness.
מה ההבדל בין לפטון לקווארקים?
אלקטרונים, מיואונים (µ), טאו (Ƭ) והניטרינו התואמים להם ידועים כמשפחת הלפטונים בעוד שקווארקים הם סוג של חלקיק יסודי ומרכיב בסיסי של החומר. כאשר משווים את שניהם, ההבדל העיקרי בין הלפטונים לקווארקים הוא שלפטונים יכולים להתקיים כחלקיקים בודדים בטבע בעוד שקווארקים לא יכולים.
יתר על כן, ללפטונים יש מטענים שלמים בעוד שלקווארקים יש מטענים חלקיים. כמו כן, יש הבדל נוסף בין הלפטונים לקווארקים כאשר בוחנים את הכוחות שחלקיקים אלה יכולים להיות נתונים להם. זה; הלפטונים נתונים לכוח חלש, כוח כבידה וכוח אלקטרומגנטי ואילו הקווארקים נתונים לכוח חזק, כוח חלש, כוח כבידה וכוח אלקטרומגנטי.
סיכום – Leptons vs Quarks
בקיצור, קווארקים ולפטונים הם שתי קטגוריות של החלקיקים היסודיים. כאשר נלקחים יחד, הם ידועים בתור פרמיונים. מעל לכל, ההבדל העיקרי בין הלפטונים לקווארקים הוא שלפטונים יכולים להתקיים כחלקיקים בודדים בטבע בעוד שקווארקים לא יכולים.
