Quark dan Lepton

Quark dan lepton adalah dua famili fermion elementer spin-1/2 yang membentuk semua materi yang diketahui dalam Model Standar.

Definition

Quark dan lepton adalah fermion elementer spin-1/2 dari Model Standar; quark (atas, bawah, pesona, aneh, puncak, dasar) membawa muatan warna dan bergabung menjadi hadron, sedangkan lepton (elektron, muon, tau, dan neutrino mereka) tidak membawa warna dan hanya berinteraksi melalui gaya elektrolemah.

Scope

Topik ini mencakup enam quark dan enam lepton, pengaturannya menjadi tiga generasi, dan bilangan kuantum yang membedakannya: muatan listrik, warna, isospin lemah, dan rasa (flavor). Topik ini membahas perbedaan antara quark, yang membawa warna dan terkurung di dalam hadron, dan lepton, yang tidak berwarna dan dapat eksis sebagai partikel bebas, bersama dengan antipartikelnya dan pola empiris massa fermion.

Core questions

• Mengapa quark dan lepton datang dalam tepat tiga generasi dengan massa yang meningkat?
• Bilangan kuantum apa yang membedakan quark dan lepton yang berbeda?
• Mengapa quark terkurung di dalam hadron sementara lepton dapat eksis secara bebas?
• Bagaimana interaksi lemah yang mengubah rasa mencampur generasi quark?

Key concepts

• Enam rasa quark dan muatan listrik fraksional
• Lepton bermuatan dan neutrino
• Tiga generasi fermion
• Muatan warna dan keterkurungan quark
• Dublet isospin lemah
• Antiquark dan antilepton

Key theories

Model quark hadron

Gell-Mann dan Zweig mengusulkan bahwa hadron terdiri dari quark bermuatan fraksional, dengan baryon terbuat dari tiga quark dan meson dari pasangan quark-antiquark, menjelaskan spektrum partikel yang berinteraksi kuat yang diamati.

Struktur rasa tiga generasi

Quark dan lepton bereplikasi dalam tiga generasi dengan interaksi tolok yang identik tetapi massa yang berbeda, dan generasi quark bercampur melalui matriks Cabibbo-Kobayashi-Maskawa dalam proses lemah arus bermuatan.

Clinical relevance

Sifat-sifat quark dan lepton membentuk blok bangunan untuk semua materi atom, mengatur komposisi proton dan neutron, dan diukur dengan presisi tinggi dalam eksperimen penumbuk dan target tetap yang menguji Model Standar dan mencari generasi atau substruktur baru.

History

Model quark diperkenalkan secara independen oleh Gell-Mann dan Zweig pada tahun 1964 untuk mengorganisir 'kebun binatang' hadron yang berkembang biak, dan eksperimen hamburan inelastis dalam di SLAC pada akhir tahun 1960-an mengungkapkan konstituen seperti titik di dalam proton. Famili lepton diperluas dengan penemuan muon, tau, dan neutrino terkaitnya, sementara quark pesona, dasar, dan puncak melengkapi struktur tiga generasi pada tahun 1995.

Key figures

• Murray Gell-Mann
• George Zweig
• Makoto Kobayashi
• Toshihide Maskawa

Seminal works

• gellmann1964
• halzenmartin1984

Frequently asked questions

Mengapa quark bebas tidak pernah teramati?

Quark terkurung oleh interaksi kuat: energi yang dibutuhkan untuk memisahkannya meningkat seiring jarak, sehingga menarik quark terpisah menghasilkan pasangan quark-antiquark baru daripada quark bebas yang terisolasi.

Berapa banyak generasi quark dan lepton yang ada?

Tiga generasi diketahui. Pengukuran lebar peluruhan boson Z membatasi jumlah spesies neutrino ringan menjadi tiga, konsisten dengan tepat tiga generasi fermion biasa.