Nøkkelforskjellen mellom leptoner og kvarker er at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, mens kvarker ikke kan.
Fram til 1900-tallet trodde folk at atomer er udelelige, men 1900-tallets fysikere oppdaget at atomet kan brytes i mindre biter, og alle atomer er laget av forskjellige sammensetninger. Derfor kaller vi dem subatomære partikler: nemlig protonet, nøytronet og elektronet. Videre viser undersøkelser at subatomære partikler også har indre struktur, og laget av mindre ting. Dermed er disse partiklene kjent som elementærpartikler, og leptoner og kvarker er deres to hovedkategorier.
Hva er leptoner?
Partikler som vi kaller elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) og deres tilsvarende nøytrinoer er kjent som leptonfamilien. Videre har elektron, muon og tau en ladning på -1, og de skiller seg bare fra hverandre fra massen. Det er; myonet er tre ganger mer massivt enn elektronet, og tau er 3500 ganger større enn elektronet. Dessuten er deres tilsvarende nøytrinoer nøytrale og relativt masseløse. Tabellen nedenfor oppsummerer hver partikkel og hvor du finner dem.
| 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| Electron (e) | Muon (µ) | Tau (Ƭ) |
|
– I atomer – Produsert i betaradioaktivitet |
– Store antall produsert i den øvre atmosfæren av kosmisk stråling | – Kun observert i laboratorier |
| Electron neutrino (νe) | Muon-nøytrino (νµ) | Tau nøytrino (νƬ) |
|
– Betaradioaktivitet – Atomreaktorer – I kjernefysiske reaksjoner i stjernene |
– Produsert i atomreaktorer – Kosmisk stråling fra øvre atmosfære |
– Kun generert i laboratorier |
Dessuten er stabiliteten til disse tyngre partiklene direkte relatert til massene deres. Derfor har massive partikler kortere halveringstid enn de mindre massive. Elektronet er den letteste partikkelen; det er grunnen til at universet er rikelig med elektroner, og de andre partiklene er sjeldne. For å generere myoner og tau-partikler trenger vi et høyt energinivå. I dag kan vi bare se dem i tilfeller der det er høy energitetthet. Videre kan vi produsere disse partiklene i partikkelakseleratorer. I tillegg samhandler leptoner med hverandre ved elektromagnetisk interaksjon og svak kjernefysisk interaksjon. For hver leptonpartikkel er det antipartikler vi kaller antileptoner. Og disse anti-leptonene har lignende masse og motsatt ladning. For eksempel er antipartikkelen til elektronene positroner.
Hva er Quarks?
Quark er den andre hovedkategorien av elementærpartikler. Vi kan oppsummere egenskapene til partikler i kvarkfamilien som følger. (Massen til hver partikkel er under selve navnet. Nøyaktigheten til disse tallene er imidlertid svært diskutabel).
| Charge | 1st Generation | 2nd Generation | 3rd Generation |
| +2/3 |
Opp 0,33 |
Charm 1.58 |
Topp 180 |
| -1/2 |
Ned 0,33 |
Strange 0,47 |
Bund 4.58 |
Kvarker samhandler sterkt med hverandre ved sterk kjernefysisk interaksjon for å danne kombinasjoner av kvarker. Disse kombinasjonene er kjent som Hadrons. Faktisk eksisterer ikke isolerte kvarker i universet vårt for tiden. Dessuten er det rimelig å si at alle kvarkene i dette universet er i en eller annen form for hadroner. (De vanligste og mest kjente typene av hadronene er protoner og nøytroner).
Figur 01: Standardmodell av elementærpartikler
Dessuten har kvarker en intern egenskap kjent som baryonnummeret. Alle kvarker har et baryonnummer på 1/3, og antikvarker har baryontall -1/3. Videre, i en reaksjon som involverer elementærpartikler, blir denne egenskapen kjent som baryontallet bevart.
Dessuten har kvarker en annen egenskap som kalles smaken. Et tall er tildelt for å betegne smaken til partikkelen kjent som smaksnummeret. Smakene omtales som Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) og så videre. Up-quark har en upness på +1 mens 0 strangeness og downness.
Hva er forskjellen mellom leptoner og kvarker?
Elektroner, myoner (µ), tau (Ƭ) og deres tilsvarende nøytrinoer er kjent som leptonfamilien mens kvarker er en type elementærpartikkel og en grunnleggende bestanddel av materie. Når man sammenligner begge, er hovedforskjellen mellom leptoner og kvarker at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, mens kvarker ikke kan.
I tillegg har leptoner heltallsladninger mens kvarker har brøkladninger. Det er også en ytterligere forskjell mellom leptoner og kvarker når man vurderer kreftene disse partiklene kan bli utsatt for. Det er; leptonene utsettes for svak kraft, gravitasjonskraft og elektromagnetisk kraft, mens kvarker utsettes for sterk kraft, svak kraft, gravitasjonskraft og elektromagnetisk kraft.
Sammendrag – Leptons vs Quarks
Kort sagt, kvarker og leptoner er to kategorier av elementærpartiklene. Når de tas sammen, er de kjent som fermioner. Fremfor alt er hovedforskjellen mellom leptoner og kvarker at leptoner kan eksistere som individuelle partikler i naturen, mens kvarker ikke kan.
