เลปตอน

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เลปตอน
Beta Negative Decay.svg
เลปตอนเข้าไปเกี่ยวข้องในหลายกระบวนการ เช่น การสลายให้อนุภาคบีตา.
ส่วนประกอบ อนุภาคมูลฐาน
สถิติ (อนุภาค) Fermionic
ชั่วรุ่น ที่ 1, ที่ 2, ที่ 3
อันตรกิริยาพื้นฐาน แม่เหล็กไฟฟ้า, แรงโน้มถ่วง, อย่างอ่อน
สัญญลักษณ์ l
ปฏิยานุภาค ปฏิเลปตอน (l)
จำนวนชนิด 6 (อิเล็กตรอน, อิเล็กตรอนนิวทริโน, มิวออน, มิวออนนิวทริโน, เทา (อนุภาค), เทานิวทริโน)
ประจุไฟฟ้า +1 e, 0 e, −1 e
ประจุสี ไม่มี
สปิน 1/2
อนุภาคต่างๆ ใน แบบจำลองมาตรฐาน

เลปตอน (อังกฤษ: Lepton) เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีสปิน (ฟิสิกส์)ครึ่งจำนวนเต็ม (สปิน 1/2) และไม่ประสพกับอันตรกิริยาอย่างเข้ม[1] เลปตอนแบ่งออกเป็นสองชั้นหลัก ได้แก่ เลปตอนที่มีประจุไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่า เลปตอนที่เหมือนอิเล็กตรอน) และเล็ปตอนนิวทรัล (เล็ปตอนเป็นกลาง) (หรือที่เรียกว่า นิวทรืโน) เลปตอนที่มีประจุสามารถรวมกับอนุภาคอื่นกลายเป็น อนุภาคผสมหลายอย่าง เช่นอะตอมและโพซิโทรเนียม ในขณะที่นิวทริโนยากที่จะปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น ดังนั้นมันจึงยากที่จะถูกพบเห็น พวกเลปตอนที่รู้จักกันดีคือ อิเล็กตรอน

มีเลปตอนอยู่ทั้งสิ้น 6 ชนิด (flavour) แยกเป็น 3 ชั่วรุ่น (อังกฤษ: generation)[2] ชั่วรุ่นที่หนึ่งเรียกว่า เลปตอนอิเล็กตรอน ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (e-) และอิเล็กตรอนนิวตริโน (Ve) ชั่วรุ่นที่สองคือ เลปตอนมิวออน ประกอบด้วย มิวออน-) และ มิวออนนิวตริโน (Vμ) ชั่วรุ่นที่สามคือ เลปตอนเทา ประกอบด้วย เทา (อนุภาค) (T-) และ เทานิวตริโน (VT) อิเล็กตรอนมีมวลน้อยที่สุดในหมู่เลปตอนที่มีประจุทั้งหมด มิวออนและเทาที่หนักที่สุดจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วไปเป็นอิเล็กตรอนผ่านทางกระบวนการของการสลายอนุภาค ซึ่งเป็นการแปลงจากสถานะมวลมากไปเป็นสถานะมวลน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงเสถียรและเป็นเลปตอนแบบมีประจุที่พบมากที่สุดในจักรวาล ในขณะที่มิวออนและเทาสามารถถูกสร้างขึ้นมาได้เพียงแต่ในการชนกันที่พลังงานฟิสิกส์ที่สูงเท่านั้น (เช่นพวกที่เกี่ยวกับรังสีคอสมิกและพวกที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค

เลปตอนมีคุณสมบัติที่เป็นเนื้อแท้หลายอย่าง รวมทั้ง ประจุไฟฟ้า สปิน และ มวล อย่างไรก็ตาม มันก็แตกต่างจากควาร์ก เพราะมันไม่ได้อยู่ภายใต้ อันตรกิริยาอย่างเข้ม แต่พวกเขาอาจอยู้ภายใต้อันตรกิริยาพื้นฐานอื่นอีกสามอย่าง ซึ่งได้แก่ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่รวมพวกนิวทริโนซึ่งมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า) และ อันตรกิริยาอย่างอ่อน สำหรับทุกเฟลเวอร์ของเลปตอน พวกมันมีรูปแบบที่สอดคล้องกันของ ปฏิยานุภาค ที่เรียกว่า ปฏิเลปตอน ที่แตกต่างจากเลปตอนเฉพาะตรงที่บางส่วนของคุณสมบัติของปฏิเลปตอนจะมี 'ขนาดเท่ากันแต่เครื่องหมายตรงข้าม' เท่านั้น อย่างไรก็ตาม บางทฤษฎีกล่าวว่าตัวนิวทริโนอาจเป็นตัวปฏิปักษ์ของมันเอง ซึ่งในปัจจุบันยังไม่มีใครรู้ว่ามันเป็นอย่างนั้นหรือไม่

เลปตอนที่มีประจุตัวแรก อิเล็กตรอน ถูกตั้งทฤษฎีในกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน[3][4][5] และถูกค้นพบในปี 1897 โดย J. J. Thomson.[6] เลปตอนตัวต่อมาที่ถูกค้นพบคือมิวออน โดย Carl D. Anderson ในปี 1936 ซึ่งในขณะนั้นถูกแยกประเภทเป็นมีซอน[7] หลังจากการสืบสวน พบว่ามิวออนไม่มีคุณสมบัติของมีซอนอย่างที่คาดหวังไว้ แต่มันประพฤฒิตัวเป็นอิเล็กตรอนมากกว่า เพียงแต่มันมีมวลมากกว่าเท่านั้น มันใช้เวลาจนถึงปี 1947 เพื่อให้ได้หลักการของ "เลปตอน" ว่าเป็นครอบครัวหนึ่งของอนุภาคที่จะถูกนำเสนอ[8] นิวทริโนตัวแรก อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกนำเสนอโดย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่อที่จะอธิบายลักษณะที่แน่นอนของ การสลายให้อนุภาคบีตา[8] มันถูกสังเกตเห็นในการทดลองบิวทิโนของ Cowan–Reines ที่ดำเนินการโดย Clyde Cowan และ Frederick Reines ในปี 1956.[8][9] มิวออนนิวทริโนถูกค้นพบในปี 1962 โดย Leon M. Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger,[10] และเทาที่ถูกค้นพบระหว่างปี 1974 ถีงปี 1977 โดย Martin Lewis Perl และเพื่อนร่วมงานจาก Stanford Linear Accelerator Center และ Lawrence Berkeley National Laboratory.[11] เทานิวทริโนยังไม่พบจนกระทั่งกรกฎาคม 2000 เมื่อ DONUT collaboration จาก Fermilab ได้ประกาศการค้นพบม้น[12][13]

เลปตอนส่วนชิ้นส่วนที่สำคัญของ แบบจำลองมาตรฐาน อิเล้กตรอนเป็นองค์ประกอบหนึ่งของอะตอม เคียงข้างกับ โปรตอน และ นิวตรอน อะตอมแปลก ที่มีมิวออนและเทา แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน สามารถถูกสังเคราะห์ได้เช่นกัน เช่นเดียวกับอนุภาคเลปตอน-ปฏิเลปตอน เช่น โพซิโทรเนียม

แหล่งข้อมูลอื่น[แก้]

  • The Particle Data Group who compile authoritative information on particle properties.
  • Leptons a summary of leptons from the Georgia State University.

อ้างอิง[แก้]

  1. "Lepton (physics)". Encyclopædia Britannica. สืบค้นเมื่อ 2010-09-29. 
  2. R. Nave. "Leptons". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. สืบค้นเมื่อ 2010-09-29. 
  3. W.V. Farrar (1969). "Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter". Annals of Science 25 (3): 243–254. doi:10.1080/00033796900200141. 
  4. T. Arabatzis (2006). Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities. University of Chicago Press. pp. 70–74. ISBN 0-226-02421-0. 
  5. J.Z. Buchwald, A. Warwick (2001). Histories of the Electron: The Birth of Microphysics. MIT Press. pp. 195–203. ISBN 0-262-52424-4. 
  6. J.J. Thomson (1897). "Cathode Rays". Philosophical Magazine 44 (269): 293. doi:10.1080/14786449708621070. 
  7. S.H. Neddermeyer, C.D. Anderson; Anderson (1937). "Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles". Physical Review 51 (10): 884–886. Bibcode:1937PhRv...51..884N. doi:10.1103/PhysRev.51.884. 
  8. 8.0 8.1 8.2 "The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist". Los Alamos Science 25: 3. 1997. สืบค้นเมื่อ 2010-02-10. 
  9. F. Reines, C.L. Cowan, Jr.; Cowan (1956). "The Neutrino". Nature 178 (4531): 446. Bibcode:1956Natur.178..446R. doi:10.1038/178446a0. 
  10. G. Danby et al.; Gaillard, J-M.; Goulianos, K.; Lederman, L.; Mistry, N.; Schwartz, M.; Steinberger, J. (1962). "Observation of high-energy neutrino reactions and the existence of two kinds of neutrinos". Physical Review Letters 9: 36. Bibcode:1962PhRvL...9...36D. doi:10.1103/PhysRevLett.9.36. 
  11. M.L. Perl et al.; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; Feldman, G.; Friedberg, C.; Fryberger, D.; Goldhaber, G.; Hanson, G.; Heile, F.; Jean-Marie, B.; Kadyk, J.; Larsen, R.; Litke, A.; Lüke, D.; Lulu, B.; Lüth, V.; Lyon, D.; Morehouse, C.; Paterson, J.; Pierre, F.; Pun, T.; Rapidis, P.; Richter, B.; Sadoulet, B. และคณะ (1975). "Evidence for Anomalous Lepton Production in ผิดพลาด สัญลักษณ์ไม่มีนิยามผิดพลาด สัญลักษณ์ไม่มีนิยาม Annihilation". Physical Review Letters 35 (22): 1489. Bibcode:1975PhRvL..35.1489P. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489. 
  12. "Physicists Find First Direct Evidence for Tau Neutrino at Fermilab" (Press release). Fermilab. 20 July 2000. 
  13. K. Kodama et al. (DONUT Collaboration); Kodama; Ushida; Andreopoulos; Saoulidou; Tzanakos; Yager; Baller; Boehnlein; Freeman; Lundberg; Morfin; Rameika; Yun; Song; Yoon; Chung; Berghaus; Kubantsev; Reay; Sidwell; Stanton; Yoshida; Aoki; Hara; Rhee; Ciampa; Erickson; Graham และคณะ (2001). "Observation of tau neutrino interactions". Physics Letters B 504 (3): 218. arXiv:hep-ex/0012035. Bibcode:2001PhLB..504..218D. doi:10.1016/S0370-2693(01)00307-0.