Was ist ein Lepton?

Leptonen sind eine Familie von Elementarteilchen, zu denen das Elektron, das Myon, das Tau und die zugehörigen Neutrinos gehören. Wie Quarks , die die Protonen und Neutronen im Atomkern bilden, ist das Lepton ein Fermion , dh es hat einen Quantenspin von ½. Andere fundamentale Teilchen mit unterschiedlichen Spins werden Bosonen genannt und vermitteln Kraftwechselwirkungen zwischen den Fermionen. Fermionen, bestehend aus Lepton und Quark, sind das „Fleisch“ der Materie, während Bosonen das „Skelett“ sind.

Im Vergleich zu Quarks ist ein Lepton leicht. Die Masse eines Elektrons beträgt 1⁄1836 Atommasseneinheiten (amu), die ungefähre Masse eines Wasserstoffatoms. Die Nicht-Lepton-Masse im Wasserstoffatom stammt aus dem Kern. Die beiden anderen Lepton-Varianten - Myon und Tau - sind deutlich schwerer. Das Tau-Lepton wiegt fast doppelt so viel wie ein Proton.

Wie bereits erwähnt, gibt es drei Arten von Leptonen: das Elektron, das Myon und das Tau. Jedem von ihnen ist ein Neutrino zugeordnet - das Elektronenneutrino, das Myonenneutrino und das Tau-Neutrino. Neutrinos haben fast keine Masse und keine Ladung und bewegen sich in der Nähe der Lichtgeschwindigkeit.

Das Elektron und die anderen basischen Leptonen sind negativ geladen, stabiler als Neutrinos und können Atomkerne umkreisen. Das Elektron ist das stabilste der drei und kann in der gesamten konventionellen Materie gefunden werden. Myon und Tau entstehen bei Teilchenbeschleunigerexperimenten oder durch kosmische Strahlungseinflüsse. Jedem dieser sechs Partikel ist ein Antiteilchen entgegengesetzter Ladung zugeordnet, wodurch sich die Gesamtzahl der Leptonen auf 12 erhöht . Diese Antiteilchen werden Antielektronen , Antimuonen und Antitaus genannt .

Wenn Systeme, die Leptonen enthalten, miteinander interagieren, besteht die Tendenz, dass die Gesamtzahl der Leptonen erhalten bleibt. Der seltene Umstand, in dem die Zahl nicht erhalten bleibt, wird als chirale Anomalie bezeichnet . Manchmal ändern Leptonen ihren Typ, aber dies erfordert normalerweise hohe Energien und die schwereren Leptonen sind nicht sehr stabil.