입자 물리학은 원자를 구성하는 입자 인 기본 아 원자 입자의 연구를 다루는 물리학의 하위 분야입니다. 20 세기 초, 물질의 가장 작은 구성 요소로 여겨지는 원자가 더 작은 입자로 구성되어 있다는 것을 제안하는 많은 실험적 돌파구가있었습니다. 이를 설명하기 위해 새로운 이론 (예: 입자 물리학의 표준 모델)이 고안되었으며, 많은 새로운 실험이 설계되었습니다. 입자 가속기와 같은 장비) 원자를 구성하는 입자가 심지어 분해 될 수 있다는 것이 점차 분명해졌습니다. 더욱이. 이러한 입자의 두 가지 예는 쿼크와 렙톤이며 이러한 유형의 입자는 공통점이 많지만 그 차이는 종종 극명합니다.
Quarks와 Leptons는 모두 기본 입자입니다.
Quarks (노벨상 수상자 Murray Gell-Mann이 James Joyce의 "Finnegan 's Wake"에서 인용 한 이름을 따서 명명)와 leptons는 현재 존재하는 가장 기본적인 입자로 여겨집니다. 즉, 더 이상 구성 입자로 분해 할 수 없습니다. Quark와 Lepton은 그 자체가 입자가 아닙니다. 오히려 이들은 각각 6 개의 구성원을 포함하는 입자 군을 나타냅니다. 쿼크 입자 군은 위, 아래, 위, 아래, 매력 및 이상한 입자로 구성됩니다. 렙톤은 전자, 전자 중성미자, 뮤온, 뮤온 중성미자, 타우 및 타우 중성미자로 구성됩니다. 입자. 또한 각 입자와 관련된 반입자가 있으며, 반입자는 해당 입자의 반대쪽 거울입니다 (예: 반대 전하를 가짐).
Leptons에는 정수 전하가 있습니다. 쿼크에는 부분 요금이 있습니다.
렙톤은 하나의 기본 전하 단위 (하나의 전하로 정의 됨)의 전하를가집니다. 전자), 전자의 경우 뮤온 또는 타우, 또는 해당하는 경우 전하 없음 중성미자. 반면에 쿼크는 각각 분수 전하를가집니다 (쿼크에 따라 +/- 1/3 또는 +/- 2/3). 이러한 쿼크가 함께 그룹화되면 요금 합계가 항상 정수 요금이됩니다. 예를 들어, 두 개의 업 쿼크와 하나의 다운 쿼크 (각각 +2/3 및 -1/3의 전하 포함)가 함께 그룹화되면 전하의 합계가 +1이되고 새 입자가 생성됩니다. 이 새로운 입자는 원자핵의 주요 구성 요소 중 하나 인 양성자입니다.
렙톤은 자유롭게 존재할 수 있습니다. Quarks는 할 수 없습니다
쿼크는 모두 부분 전하가 있지만 쿼크는 자연에 자유롭게 존재하지 않습니다. 이것은 "강한 힘"으로 알려진 근본적인 힘 때문입니다. 에 의해 매개되는 강한 힘 글루온이라고 불리는 힘을 전달하는 입자는 원자핵 내에서 작용하며 쿼크를 하나로 끌어 당깁니다. 다른. 쿼크가 멀어짐에 따라 쿼크 사이의 힘이 증가하여 자유 쿼크가 감지되지 않습니다. 쿼크와 글루온 간의 상호 작용에 전념하는 연구 분야를 양자 색 역학 (QCD)이라고합니다. 반면에 렙톤은 매우 "독립적 인"입자이며 분리 될 수 있습니다.
쿼크와 렙톤은 서로 다른 근본적인 힘의 영향을받습니다
자연에는 네 가지 근본적인 힘이 있습니다: 강한 힘 (원자핵과 쿼크를 함께 유지), 약한 힘 ( 방사성 붕괴), 전자기력 (원자를 함께 유지하는 데 도움이 됨) 및 중력 (질량 또는 에너지로 물체에 작용하는 우주). Quark는 모든 근본적인 힘의 영향을받습니다. 반면에 렙톤은 강한 힘을 제외한 모든 힘의 영향을받습니다. 이것은 강한 힘의 범위가 매우 짧기 때문에 일반적으로 원자핵보다 작습니다. 따라서 강한 힘은 일반적으로이 영역에 국한됩니다. 반면에 약한 전자기력과 중력은 강한 힘보다 훨씬 더 먼 거리에서 작용할 수 있습니다.