LEPTON은 무엇입니까?

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19 세기와 20 세기 동안 물리학 자들은 물질과 에너지의 본질을 깊이 조사하기 시작했습니다. 그렇게하면서 그들은 자신들을 지배하는 규칙이 더 깊어 질수록 점점 더 흐려진다는 것을 빨리 깨달았습니다. 주된 이론은 모든 물질이 불가분의 원자로 구성되어 있었지만 과학자들은 원자 자체가 더 작은 입자로 구성되어 있음을 깨닫기 시작했습니다.

이 조사에서 입자 물리학의 표준 모델이 탄생했습니다. 이 모델에 따르면, 우주의 모든 물질은 두 종류의 입자로 구성되어 있습니다 : 하드론 (Hardrons) – LHC (Large Hadron Collider)라는 이름이 붙습니다 – 렙톤. 하드론이 다른 기본 입자 (쿼크, 앤티 쿼크 등)로 구성되는 경우, 렙톤은 자체적으로 존재하는 기본 입자입니다.

정의:

lepton이라는 단어는 그리스어에서 유래했습니다. 렙 토스"작음", "좋음"또는 "얇음"을 의미합니다. 이 단어의 첫 번째 기록 된 사용은 물리학 자 Leon Rosenfeld가 그의 책에서 사용했습니다.원자력 (1948). 이 책에서 그는이 단어의 사용이 덴마크의 화학자이자 물리학자인 Christian Moller 교수의 제안에 의한 것이라고 생각했다.

Rosenfeld 시대에 유일하게 알려진 렙톤은 뮤온 이었기 때문에이 용어는 소량의 입자를 지칭하기 위해 선택되었습니다. 이 기본 입자는 전자보다 200 배 이상 무겁지만 양성자의 질량의 약 9 분의 1에 불과합니다. 쿼크와 함께 렙톤은 물질의 기본 구성 요소이므로“소립자”로 간주됩니다.

Lepton의 종류 :

표준 모델에 따르면 6 가지 유형의 렙톤이 있습니다. 여기에는 Electron, Muon 및 Tau 입자와 관련 중성미자 (즉, 전자 중성미자, 무온 중성미자 및 타우 중성미자)가 포함됩니다. Lepton은 음전하와 뚜렷한 질량을 가지고 있지만, 중성미자는 중성 전하를 가지고 있습니다.

전자는 가장 가볍고 질량은 0.000511 기가 전자 볼트 (GeV)이며, 무온은 질량이 0.1066 Gev이고 타우 입자 (가장 무거운)는 1.777 Gev입니다. 소립자의 다양한 종류는 일반적으로 "향미료"라고합니다. 세 가지 렙톤 향은 각각 다르고 (다른 입자와의 상호 작용 측면에서) 변하지 않지만 불변은 아닙니다.

중성미자는 그 특성을 변화시킬 수 있는데,이 과정은 "중성미자 향 진동"으로 알려져 있습니다. 이것은 태양 중성미자, 대기 중성미자, 원자로 또는 빔 진동을 포함한 여러 형태를 취할 수 있습니다. 관찰 된 모든 경우에서, 진동은 생성되는 중성미자 수의 결핍으로 나타난 것으로 확인되었다.

관찰 된 원인 중 하나는 상황에 따라 뮤온이 풍미를 변화시켜 전자 중성미자 또는 타우 중성미자가되는 과정 인 "뮤온 붕괴"(아래 참조)와 관련이 있습니다. 또한 세 가지 lepton과 그 중성미자는 관련 antiparticle (antilepton)을 가지고 있습니다.

각각에 대해, 안티 렙톤은 동일한 질량을 갖지만, 다른 모든 특성은 역전된다. 이들 쌍은 전자 / 양전자, 뮤온 / 안티 무온, 타우 / 안티 타우, 전자 중성미자 / 전자 안티 누트 리노, 뮤온 중성미자 / 무안 안티 누트 리노 및 타우 중성미자 / 타우 안티 누 트리트로 구성된다.

본 표준 모델은 관련된 중성미자가 존재하는 3 가지 유형 (일명“세대”)의 렙톤이 존재하지 않는다고 가정합니다. 이것은 빅뱅 이후 핵 합성 과정을 모델링하려는 실험적 증거와 일치하는데, 여기서 3 개 이상의 렙톤이 존재하면 초기 우주에서 헬륨의 존재에 영향을 미쳤을 것이다.

속성 :

모든 렙톤에는 음전하가 있습니다. 또한 스핀 형태의 본질적인 회전을 가지고 있는데, 이는 전하를 가진 전자, 즉 "충전 된 렙톤"이 자기장을 생성한다는 것을 의미합니다. 그들은 약한 전자기력을 통해서만 다른 물질과 상호 작용할 수 있습니다. 궁극적으로, 그들의 전하는 이들 상호 작용의 강도뿐만 아니라 전기장의 강도 및 외부 전기장 또는 자기장에 대한 반응을 결정한다.

그러나 강한 힘을 통해 물질과 상호 작용할 수있는 사람은 없습니다. 표준 모델에서 각 렙톤은 고유 질량없이 시작됩니다. 하전 된 렙톤은 iggs 스 필드와의 상호 작용을 통해 효과적인 질량을 얻는 반면, 중성미자는 질량이 없거나 매우 작은 질량 만 가지고 있습니다.

연구의 역사 :

가장 먼저 확인 된 렙톤은 영국 물리학자인 J.J. 1897 년 Thomson과 그의 동료들은 일련의 음극선 관 실험을 사용했다. 다음 발견은 1930 년대에 이루어졌으며, 이는 전자와 유사한 약하게 상호 작용하는 입자에 대한 새로운 분류를 만들어 낼 것입니다.

최초의 발견은 1930 년 오스트리아-스위스 물리학 자 볼프강 파울리 (Wolfgang Pauli)에 의해 만들어 졌는데, 그는 베타 붕괴가 에너지 보존 법칙과 뉴턴 운동 법칙 (특히 보존 법칙)과 모순되는 방식을 해결하기 위해 전자 중성미자 존재를 제안했습니다. 모멘텀 및 각운동량 보존).

양전자와 뮤온은 각각 1932 년과 1936 년에 Carl D. Anders에 의해 발견되었습니다. 뮤온의 질량으로 인해 처음에는 meson을 착각했습니다. 그러나 그 행동 (전자의 행동과 유사)과 강한 상호 작용을 거치지 않았다는 사실 때문에 뮤온은 재 분류되었다. 전자 및 전자 중성미자와 함께, 이것은“렙톤”으로 알려진 새로운 입자 그룹의 일부가되었습니다.

1962 년 Leon M. Lederman, Melvin Schwartz 및 Jack Steinberger로 구성된 미국 물리학 자 팀은 뮤온 중성미자의 상호 작용을 감지하여 하나 이상의 중성미자가 존재 함을 보여주었습니다. 동시에, 이론 물리학 자들은 다른 많은 중성미자 맛이 존재한다고 가정했으며, 이는 실험적으로 확인 될 것입니다.

타우 입자는 1970 년대에 SLAC National Accelerator Laboratory에서 물리학자인 마르틴 루이스 펄 (Martin Lewis Perl)과 그의 동료들이 수행 한 실험 덕분에 1970 년대에 이어졌습니다. 관련 중성미자의 증거는 전자의 베타 붕괴로 인한 결손 에너지 및 운동량과 유사한 결손 에너지 및 운동량을 보여준 타우 붕괴에 대한 연구 덕분이었다.

2000 년, 타우 중성미자는 Fermilab에서의 NU Tau (DONUT) 직접 관찰 덕분에 직접 관찰되었습니다. 이것은 CERN이 오랫동안 추구했던 iggs 스 보손 (Higgs Boson) 입자를 탐지했다고 발표했을 때 2012 년까지 관찰 된 표준 모델의 마지막 입자입니다.

오늘날에도 여전히 렙톤이 발견되기를 기다리는 입자 물리학 자들이 있습니다. 이 "4 세대"입자는 실제로 실제 입자 입자의 표준 모델을 넘어 존재하며 훨씬 더 이국적인 방식으로 물질과 상호 작용할 수 있습니다.

Space Magazine에서 Lepton과 아 원자 입자에 관한 많은 흥미로운 기사를 작성했습니다. 아 원자 입자 란?, 바리온은 무엇입니까?, LHC의 첫 번째 충돌, 발견 된 두 개의 새로운 아 원자 입자, 물리학자는 아마도 어쩌면 아마도 자연의 다섯 번째 힘의 발견을 확인합니다.

자세한 내용을 보려면 SLAC의 Virtual Visitor Center에 Lepton을 소개하고 PDG (Particle Data Group) 입자 물리 검토를 확인하십시오.

천문학 캐스트에는 주제에 대한 에피소드도 있습니다. 여기에 에피소드 106 : 모든 것의 이론을 찾고, 에피소드 393 : 표준 모델 – Leptons & Quarks가 있습니다.

출처 :