La physique des particules est le sous-champ de la physique qui traite de l'étude des particules subatomiques élémentaires - les particules qui composent les atomes. Au début du 20e siècle, de nombreuses percées expérimentales ont été faites qui ont suggéré que les atomes, qui ont été considérés comme étant la plus petite composante de la matière, ont été constitués de particules encore plus petites. De nouvelles théories ont été élaborées pour expliquer ce (tel que le modèle de la physique des particules standard), de nombreuses nouvelles expériences ont été conçues (en utilisant des équipements tels que des accélérateurs de particules) et il est devenu peu à peu évident que les particules qui composent les atomes peuvent être décomposés encore plus loin. Deux exemples de ces particules sont les quarks et les leptons, et bien que ces types de particules ont beaucoup en commun, leurs différences sont souvent très nette.
Les quarks et les leptons sont deux particules fondamentales
Quarks (nommés par le prix Nobel Murray Gell-Mann après une citation dans le livre "Finnegans Wake" de James Joyce) et leptons sont actuellement considérés comme les particules les plus fondamentales qui existent; autrement dit, ils ne peuvent pas être décomposés en d'autres particules constitutives. Les quarks et les leptons sont également pas eux-mêmes des particules; au contraire, ils se réfèrent aux familles de particules, contenant chacune six membres. La famille de quark de particules se compose d'un maximum, les particules vers le bas, haut, bas, charme et étranges, tandis que les leptons se composent de l'électron, neutrino électronique, muon, muon neutrino, tau et particules tau neutrino. Il existe également des antiparticules associée à chaque particule, l'antiparticule étant le miroir en face de la particule correspondante (par exemple, ayant la charge opposée).
Leptons Demandez Charge Integer; Quarks Have Charge fractionnaire
Leptons ont une charge électrique soit une unité de charge fondamentale (définie comme la charge d'un seul électron), dans le cas de l'électron, muon ou tau, ou sans frais, dans le cas des neutrinos correspondants. Quarks, d'autre part, ont chacun charges fractionnaires (+/- 1/3 ou +/- 2/3, en fonction du quark). Lorsque ces quarks sont regroupés, la somme de leurs charges ajoute toujours à une charge entière. Par exemple, si deux quarks up et un quark down (avec des charges de +2/3 et -1/3, respectivement) sont regroupés, la somme des charges ajoute à +1, et une nouvelle particule est créée. Cette nouvelle particule est le proton, l'un des principaux composants du noyau atomique.
Leptons peuvent exister librement; Quarks Impossible
Alors que tous les quarks ont une charge fractionnaire, un quark ne sera jamais exister librement dans la nature; cela est dû à une force fondamentale connue comme la «force forte." La force forte, qui est médiée par des particules porteuses de force appelés gluons, agit dans le noyau des atomes et conserve quarks attirés l'un vers l'autre. La force entre quarks augmente à mesure qu'ils progressent à part, veiller à ce qu'un quark libre est jamais détectée. Le champ d'étude consacrée aux interactions entre les quarks et les gluons est appelée la chromodynamique quantique (QCD). Leptons, d'autre part, sont des particules très «indépendants», et sont peuvent être isolés.
Quarks et leptons sont soumis à des forces fondamentales
Il y a quatre forces fondamentales de la nature: la force forte (qui détient les noyaux atomiques et quarks ensemble), la force faible (qui est responsable de la désintégration radioactive), la force électromagnétique (qui aide à garder les atomes ensemble) et la force de gravitation (qui agit tout objet avec une masse ou d'énergie dans l'univers). Quarks sont soumis à toutes les forces fondamentales; leptons, d'autre part, sont soumis à toutes les forces à l'exception de la force forte. En effet, la force forte a une portée très courte, généralement inférieure à celle d'un noyau atomique; par conséquent, la force forte est généralement limitée à cette zone. Les forces faibles, électromagnétiques et gravitationnelles, d'autre part, peuvent agir sur une distance beaucoup plus grande que la force forte peut.