Diferença entre Leptons e Quarks

o diferença chave entre leptões e quarks é que leptões podem existir como partículas individuais na natureza, enquanto quarks não podem.

Até o século XX, as pessoas acreditavam que os átomos são indivisíveis, mas os físicos do século XX descobriram que o átomo pode ser quebrado em pedaços menores, e todos os átomos são feitos de diferentes composições. Portanto, as chamamos de partículas subatômicas: o próton, o nêutron e o elétron. Além disso, investigações revelam que as partículas subatômicas também possuem estrutura interna e são feitas de coisas menores. Assim, essas partículas são conhecidas como partículas elementares, e Leptons e Quarks são suas duas categorias principais.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que são Leptons 
3. O que são Quarks
4. Comparação lado a lado - Leptons x Quarks em forma de tabela
5. Resumo

O que são Leptons?

Partículas que chamamos de elétrons, múons (µ), tau (Ƭ) e seus neutrinos correspondentes são conhecidas como a família de leptons. Além disso, elétron, múon e tau têm uma carga de -1 e diferem entre si apenas da massa. Isso é; o múon é três vezes mais massivo que o elétron e a tau é 3500 vezes maior que o elétron. Além disso, seus neutrinos correspondentes são neutros e relativamente sem massa. A tabela a seguir resume cada partícula e onde encontrá-las.

1st Geração	2nd Geração	3rd Geração
Elétron (e)	Muão (µ)	Tau (Ƭ)
- Em átomos - Produzido em radioatividade beta	- Grandes números produzidos na atmosfera superior por radiação cósmica	- Observado apenas em laboratórios
Neutrino de elétrons (νe)	Muon neutrino (νµ)	Tau neutrino (νƬ)
- Radioatividade beta - Reatores nucleares - Em reações nucleares nas estrelas	- Produzido em reatores nucleares - Radiação cósmica atmosférica superior	- Somente gerado em laboratórios

Além disso, a estabilidade dessas partículas mais pesadas está diretamente relacionada às suas massas. Portanto, partículas maciças têm meia-vida mais curta que as menos massivas. O elétron é a partícula mais leve; é por isso que o universo é abundante em elétrons e as outras partículas são raras. Para gerar múons e partículas de tau, precisamos de um alto nível de energia. Nos dias atuais, podemos vê-los apenas nos casos em que há uma alta densidade de energia. Além disso, podemos produzir essas partículas em aceleradores de partículas. Além disso, os leptões interagem entre si por interação eletromagnética e fraca interação nuclear. Para cada partícula de lepton, existem anti-partículas que denominamos antileptons. E esses anti-leptons têm massa semelhante e carga oposta. Por exemplo, a antipartícula dos elétrons são pósitrons.

O que são Quarks?

Quark é a outra categoria principal de partículas elementares. Podemos resumir as propriedades das partículas na família dos quarks da seguinte maneira. (A massa de cada partícula está abaixo do próprio nome. No entanto, a precisão desses números é altamente discutível).

Carregar	1st Geração	2nd Geração	3rd Geração
+2/3	Acima 0,33	Charme 1,58	Topo 180
-1/2	Baixa 0,33	Estranho 0,47	Inferior 4.58

Quarks interagem fortemente entre si por forte interação nuclear para formar combinações de quarks. Essas combinações são conhecidas como Hadrons. De fato, quarks isolados não existem em nosso universo atualmente. Além disso, é razoável dizer que todos os quarks neste universo estão em alguma forma de hádrons. (Os tipos mais comuns e conhecidos de hádrons são prótons e nêutrons).

Figura 01: Modelo padrão de partículas elementares

Além disso, os quarks têm uma propriedade interna conhecida como número de barion. Todos os quarks têm um número de barion de 1/3 e os anti-quarks têm números de barion -1/3. Além disso, em uma reação envolvendo partículas elementares, essa propriedade conhecida como número de bárions é conservada.

Além disso, os quarks têm outra propriedade chamada sabor. É atribuído um número para indicar o sabor da partícula conhecido como número do sabor. Os sabores são referidos como Upness (U), Downness (D), Strangeness (S) e assim por diante. O quark up tem uma subida de +1, enquanto 0 estranheza e Downness.

Qual é a diferença entre Leptons e Quarks?

Elétrons, múons (µ), tau (Ƭ) e seus neutrinos correspondentes são conhecidos como a família de leptons, enquanto quarks é um tipo de partícula elementar e um constituinte fundamental da matéria. Ao comparar os dois, a principal diferença entre leptons e quarks é que os leptons podem existir como partículas individuais na natureza, enquanto os quarks não podem.

Além disso, os leptões têm cargas inteiras, enquanto os quarks possuem cargas fracionárias. Além disso, há uma diferença adicional entre leptões e quarks ao considerar as forças a que essas partículas podem ser submetidas. Isso é; os leptões estão sujeitos a força fraca, força gravitacional e força eletromagnética, enquanto os quarks estão sujeitos a força forte, força fraca, força gravitacional e força eletromagnética.

Resumo - Leptons vs Quarks

Em resumo, quarks e leptons são duas categorias de partículas elementares. Quando tomados em conjunto, são conhecidos como férmions. Acima de tudo, a principal diferença entre leptons e quarks é que os leptons podem existir como partículas individuais na natureza, enquanto os quarks não podem.

Referência:

1. "Lepton". Wikipedia, Wikimedia Foundation, 30 de março de 2019, disponível aqui.

Cortesia da imagem:

1. “Modelo Padrão de Partículas Elementares” Por MissMJ - Trabalho próprio por upload, PBS NOVA [1], Fermilab, Escritório de Ciência, Departamento de Energia dos Estados Unidos, Particle Data Group (Domínio Público) via Commons Wikimedia