Просмотр кода страницы Лептоны

{{К переименованию|2022-06-03|Лептон}}
{{Информация о частице
 |имя                     = Лептон
 |символ                  = {{SubatomicParticle|лептон}}
 |изображение             = Myon-Zerfall.svg
 |заголовок               = 
 |num_types               =  6 ([[электрон]], [[электронное нейтрино]], [[мюон]], [[мюонное нейтрино]], [[тау-лептон]], [[тау-нейтрино]])
 |состав                  = [[Фундаментальная частица]]
 |семья                   = [[Фермион]]
 |поколение               = Есть лептоны всех трёх поколений
 |взаимодействие          = [[Гравитация|Гравитационное]]<ref>{{Cite web |url=http://elementy.ru/lib/430525 |title=Удивительный мир внутри атомного ядра. Вопросы после лекции |access-date=2014-10-28 |archive-date=2015-07-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150715202155/http://elementy.ru/lib/430525 |url-status=live }}</ref>, [[Слабое взаимодействие|слабое]] и [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитное]]
 |античастица             = Антилептон ({{SubatomicParticle|Антилептон}})
 |электрический_заряд     = −1 [[Элементарный электрический заряд|{{math|''e''}}]] (заряженные лептоны),<br>0 (нейтрино),<br> +1 {{math|''e''}} (заряженные антилептоны)   
 |цветовой_заряд          = 0
 |барионное_число         = 0
 |спин                    = {{Frac|1|2}}
}}

'''Лепто́ны''' ({{lang-el|λεπτός}} — лёгкий) — [[Фундаментальная частица|фундаментальные частицы]] с полуцелым [[спин]]ом, не участвующие в [[сильное взаимодействие|сильном взаимодействии]]. Наряду с [[кварк]]ами и [[Калибровочные бозоны|калибровочными бозонами]] лептоны составляют неотъемлемую часть [[Стандартная модель|Стандартной модели]]<ref>{{Cite web |url=http://elementy.ru/trefil/standard_model |title=Стандартная модель |access-date=2015-09-05 |archive-date=2015-07-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150725133252/http://elementy.ru/trefil/standard_model |url-status=live }}</ref>.

{{Таблица элементарных частиц|480}}

== Этимология и история ==
Название «лептон» было предложено [[Розенфельд, Леон|Л.{{nbsp}}Розенфельдом]] (с подачи [[Мёллер, Кристиан|К.{{nbsp}}Мёллера]]) в 1948 году<ref name="rosenfeld">
{{книга
|год=1948
|заглавие=Nuclear Forces
|ссылка=https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.169077
|издательство=[[North-Holland Publishing Co]]
|ref=Rosenfeld
|язык=
|автор=Rosenfeld, L.
}}</ref> и отражало тот факт, что все известные в то время лептоны были значительно легче тяжёлых частиц, входящих в класс [[барион]]ов ({{lang-el2|βαρύς}} — тяжёлый). Сейчас этимология термина уже не вполне согласуется с действительным положением дел, так как открытый в 1977 году [[тау-лептон]] примерно в два раза тяжелее самых лёгких барионов ([[протон]]а и [[нейтрон]]а).

== Свойства ==
Все лептоны являются [[фермион]]ами, то есть их [[спин]] равен 1/2. Лептоны вместе с [[кварк]]ами (которые участвуют во всех четырёх [[фундаментальные взаимодействия|взаимодействиях]], включая сильное) составляют класс фундаментальных [[фермион]]ов — частиц, из которых состоит вещество и у которых, насколько это известно, отсутствует внутренняя структура.

Несмотря на то, что до сих пор никаких экспериментальных указаний на неточечную структуру лептонов не обнаружено, делаются попытки построить теории, в которых лептоны (и другая группа [[фундаментальные частицы|фундаментальных фермионов]] — кварки) были бы составными объектами. Рабочее название для гипотетических частиц, составляющих кварки и лептоны, — [[преон]]ы.

Гипотетические [[суперпартнёр]]ы лептонов — бозоны [[слептон]]ы<ref>{{Cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/astro/astro16.htm |title=Экзотические частицы Суперсимметричные частицы (SUSY-частицы) |access-date=2015-12-16 |archive-date=2016-03-05 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160305050624/http://nuclphys.sinp.msu.ru/astro/astro16.htm |url-status=live }}</ref>.

=== Поколения лептонов ===
Существует три [[Поколение (физика)|поколения]] лептонов:
* первое поколение: [[электрон]], [[электронное нейтрино]]
* второе поколение: [[мюон]], [[мюонное нейтрино]]
* третье поколение: [[тау-лептон]], [[тау-нейтрино]]
: (плюс соответствующие [[античастица|античастицы]]).
Таким образом, в каждое поколение входит отрицательно заряженный (с зарядом −1[[Элементарный заряд|{{math|''e''}}]]) лептон, положительно заряженный (с зарядом +1{{math|''e''}}) антилептон и нейтральные нейтрино и антинейтрино. Все они обладают ненулевой [[масса|массой]], хотя масса нейтрино весьма мала по сравнению с массами других элементарных частиц (менее 1 [[электронвольт]]а для электронного нейтрино).
{{anchor|Таблица сравнения лептонов}}
{| class="standard" style="float:right; margin-left:1.0em; margin-bottom:0.5em; text-align:center"
 |-
 ! rowspan="1" | Символ || rowspan="1" | Название || rowspan="1" | Заряд || rowspan="1" | Масса
 |-
 !colspan="4" style="background-color:#efefef"| Первое поколение
 |-
 | {{math|''e<sup>−</sup>''}} || [[Электрон]]
 | −1 || 0,510998910(13) [[МэВ]]/[[скорость света|''c'']]²
 |-
 | {{math|ν''<sub>e</sub>''}} || [[Электронное нейтрино]]
 | 0 || < 2 эВ/''c''²
 |-
 !colspan="4" style="background-color: #efefef"| Второе поколение
 |-
 | {{math|μ<sup>−</sup>}} || [[Мюон]]
 | −1 || 105,6583668(38) МэВ/''c''²
 |-
 | {{math|ν<sub>μ</sub>}} || [[Мюонное нейтрино]]
 | 0 || < 0,19 [[МэВ]]/''c''²
 |-
 ! colspan="4" style="background-color:#efefef"| Третье поколение
 |-
 | {{math|τ<sup>−</sup>}} || [[Тау-лептон]]
 | −1 || 1776,84(17) МэВ/''c''²
 |-
 | {{math|ν<sub>τ</sub>}} || [[Тау-нейтрино]]
 | 0 || < 18,2 МэВ/''c''²
 |}

Количество возможных поколений «классических» (то есть относительно лёгких и участвующих в слабом взаимодействии) лептонов установлено из экспериментов по измерению [[ширина распада|ширины распада]] [[Z-бозон|{{math|''Z''}}<sub>0</sub>-бозона]] — оно равно трём. Строго говоря, это не исключает возможности существования «стерильных» (не участвующих в [[слабое взаимодействие|слабом взаимодействии]]) или очень тяжёлых (массой более нескольких десятков ГэВ, вопреки названию) поколений лептонов. Количество поколений лептонов пока не объяснено в рамках существующих теорий. Почти все наблюдаемые во Вселенной процессы выглядели бы точно так же, если бы существовало только одно поколение лептонов<ref>{{статья
 |автор        = Гинзбург{{nbsp}}И.{{nbsp}}Ф.
 |заглавие     = Нерешённые проблемы фундаментальной физики
 |ссылка       = http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/
 |язык         = ru
 |издание      = [[Успехи физических наук]]
 |тип          = 
 |год          = 2009
 |том          = 179
 |номер        = 
 |страницы     = 525—529
 |doi          = 10.3367/UFNr.0179.200905d.0525
 |issn         = 
 |издательство = [[Физический институт имени П. Н. Лебедева РАН|Российская академия наук]]
 |archive-date  = 2011-11-12
 |archive-url   = https://web.archive.org/web/20111112023041/http://ufn.ru/ru/articles/2009/5/d/
}}</ref>.

Связь лептонов с калибровочными бозонами не зависит от поколения, то есть с точки зрения слабого и электромагнитного взаимодействия, например, электрон неотличим от мюона и тау-лептона. Это свойство (лептонная универсальность) проверено экспериментально в измерениях ширины распада Z-бозона и в измерениях времён жизни мюона и тау-лептона.

=== Лептонное число ===
{{main|Лептонное число}}

Каждому заряженному лептону (электрон, мюон, тау-лептон) соответствует лёгкий нейтральный лептон — нейтрино. Ранее считалось, что каждое поколение лептонов обладает своим (так называемым ''флейворным'' — от {{lang-en|flavor}}) [[лептонный заряд|лептонным зарядом]], — иными словами, лептон может возникнуть только вместе с антилептоном из своего поколения, так, чтобы разность количества лептонов и антилептонов каждого поколения в замкнутой системе была постоянной. Эта разность называется электронным, мюонным или тау-лептонным числом, в зависимости от рассматриваемого поколения. [[Лептонное число]] лептона равно{{nbsp}}+1, антилептона —{{nbsp}}−1.

С открытием [[осцилляции нейтрино|осцилляций нейтрино]] обнаружено, что это правило нарушается: электронное нейтрино может превратиться в мюонное или тау-нейтрино и т. д. Таким образом, флейворное лептонное число не сохраняется. Однако процессов, в которых не сохранялось бы общее лептонное число (не зависящее от поколения), пока не обнаружено. Лептонное число иногда называют лептонным зарядом, хотя с ним, в отличие от электрического заряда, не связано какое-либо [[калибровочное поле]]. [[Закон сохранения лептонного числа]] является экспериментальным фактом и пока не имеет общепринятого теоретического обоснования. В современных расширениях [[Стандартная модель|Стандартной модели]], объединяющих сильное и электрослабое взаимодействия, предсказываются процессы, не сохраняющие лептонное число. Их низкоэнергетическими проявлениями могут быть пока не открытые нейтрино-антинейтринные осцилляции и [[безнейтринный двойной бета-распад]], изменяющие лептонное число на две единицы.

=== Времена жизни ===
Из заряженных лептонов стабильным является только самый лёгкий из них — электрон (и его античастица — [[позитрон]]). Более тяжёлые заряженные лептоны распадаются в более лёгкие. Например, отрицательный мюон распадается в электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино (видно, что в этом процессе сохраняются как общее, так и флейворные лептонные числа) с [[Время жизни квантовомеханической системы|временем жизни]] около {{num|2|мкс}}. Тау-лептон (время жизни около {{val|3|e=−13|u=с}}) может распадаться с вылетом не только лептонов, но и лёгких [[адрон]]ов ([[каон]]ов и [[Пион (частица)|пионов]]). Распад нейтрино не обнаружен, в настоящее время они считаются стабильными.

=== Массы ===
Для масс заряженных лептонов получено несколько простых эмпирических закономерностей, таких как [[формула Коидэ]] и [[формула Барута]], которые не имеют общепринятого теоретического объяснения.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{статья
 |автор    = K. Nakamura et al. (Particle Data Group) 
 |заглавие = The Review of Particle Physics
 |ссылка   = http://pdg.lbl.gov/
 |язык     = en
 |издание  = J. Phys. G
 |тип      = 
 |год      = 2010
 |том      = 37
 |номер    = 
 |страницы = 075021 
 |doi      = 
 |issn     = 
}}

{{Внешние ссылки}}
{{Частицы}}

[[Категория:Лептоны|*]]
[[Категория:Стандартная модель]]