導入
素粒子物理学において、レプトンは強い相互作用の影響を受けないスピン 1/2 の素粒子です。
レプトン族は、それぞれの電子、ミューオン、タウオン、ニュートリノ、およびこれらすべての反粒子で構成されます。 「レプトン」という用語はギリシャ語の「光」に由来し、最初に発見されたレプトンである電子の質量が核子と比較して小さいことを指します。
プロパティ
レプトンはスピンが1/2 であるため、フェルミ粒子のサブファミリーを形成します。それらは、強い相互作用には感受性がなく、 電弱相互作用と重力にのみ感受性があるという点で、他の既知のフェルミオン群であるクォークとは異なります。
私たちはレプトンの 3 つの種類、つまり電子、ミューオン、タウオンを知っています。各フレーバーは、弱いダブレットと呼ばれる1 対の粒子によって表されます。 2 つのうち 1 つは、そのフレーバーと同じ名前 (電子など) を持つ巨大な荷電粒子です。もう 1 つは、ニュートリノ(電子ニュートリノと同様) と呼ばれる、電荷を持たず、ほぼ質量のない粒子です。すべての既知の荷電レプトンは、単一単位の負または正の電荷を持ち (粒子か反粒子かによって異なります)、すべてのニュートリノおよび反ニュートリノは電荷がゼロです。荷電レプトンには 2 つの可能なスピン状態がありますが、ニュートリノではヘリシティが 1 つだけ観察されます (すべてのニュートリノは左を向き、すべての反ニュートリノは右を向いていますが、研究者は右を向いているニュートリノと右を向いている反ニュートリノを見つけたいと考えています)。 。 左）。
レプトン質量は、小出の法則として知られる単純な関係に従っているように見えますが、この関係は現在まで説明されていません。
粒子が相互作用すると、同じフレーバーのレプトン数は通常同じままであり、これはレプトン数保存として知られる原理です。この原則は、場合によっては破られることがあります (ニュートリノ振動の場合など)。より強力な保存原則は、すべてのフレーバーを合わせたレプトンの総数に関係しており、これはキラル異常によって標準モデルの下でごくわずかに違反されます。
レプトンとゲージボソンの結合は、それらのフレーバーに依存しません。この特性はレプトンの普遍性と呼ばれ、ミューオンとタウオンの平均寿命の測定や、 Z ボソンの部分崩壊幅の測定でテストされています。
リスト
荷電レプトン
| 名前 | シンボル | 電荷(e) | 質量 (MeV/c²) |
|---|---|---|---|
| 電子・陽電子 | e − / e + | -1 / +1 | 0.511 |
| ミュオン | μ − / μ + | −1 / +1 | 105.7 |
| タウオン | τ − / τ + | −1 / +1 | 1,777 |
ニュートリノ
| 名前 | シンボル | 電荷(e) | 質量 (MeV/c²) |
|---|---|---|---|
| 電子ニュートリノ / 反電子ニュートリノ | $$ {\nu_e~/~\overline{\nu}_e} $$ | 0 | < 0.0000022 |
| ミューニュートリノ / 反ミューニュートリノ | $$ {\nu_\mu~/~\overline{\nu}_\mu} $$ | 0 | <0.17 |
| タウオン性ニュートリノ / タウオン性反ニュートリノ | $$ {\nu_\tau~/~\overline{\nu}_\tau} $$ | 0 | <15.5 |
ニュートリノの質量は、中性子振動現象によりゼロではないことがわかっていますが、非常に軽いため、2008 年には直接測定されていませんでした。
