اقرأ في هذا المقال
- ما هو جسيم لبتون
- أنواع جسيمات اللبتونات
- خصائص جسيمات الليبتونات إكترون
- نظرية لبتون المشحون
- التفاعل الكهرومغناطيسي في لبتون إلكترون
إن لبتون هو عضو من فئة الجسيمات دون الذرية التي تستجيب فقط للقوة الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة وقوة الجاذبية ولا تتأثر بالقوة الشديدة، ويقال إن اللبتونات هي جسيمات أولية لا يبدو أنها مكونة من وحدات أصغر من المادة.
ما هو جسيم لبتون
في فيزياء الجسيمات اللبتون تاو هو جسيمًا أوليًا مكونًا من نصف عدد صحيح (الدوران 1 2) لا يخضع لتفاعلات قوية، حيث توجد فئتان رئيسيتان من اللبتونات، وهي اللبتونات المشحونة المعروفة أيضًا باسم اللبتونات أو الميونات الشبيهة بالإلكترون واللبتونات المحايدة المعروفة باسم النيوترونات.
يمكن أن تجتمع اللبتونات المشحونة مع الجسيمات الأخرى لتكون ما يسمى جزيئات مركبة مختلفة مثل الذرات والبوزيترونيوم، بينما قليلا ما تتفاعل النيوترينوات مع أي شيء، وبالتالي قليلا ما يتم ملاحظتها، ومن المعروف أن أشهر اللبتونات هو الإلكترون.
أنواع جسيمات اللبتونات
هناك ستة أنواع من اللبتونات والمعروفة باسم النكهات، وهي مجمعة في ثلاثة أجيال، حيث يتكون الجيل الأول من اللبتونات والتي تسمى أيضًا اللبتونات الإلكترونية من الإلكترون (ه-) ونيوترينو الإلكترون (νه)، والثاني هو اللبتونات الميونية التي تتألف منها الميون (ميكرومتر-) وميون نيوترينو (νميكرومتر)، والثالث هو تاونيك ليبتون) التي تتألف من تاو ((τ-)ντ).
تمتلك الإلكترونات الكتلة الأقل من جميع اللبتونات المشحونة، حيث ستتحول الميونات والتاوس الأثقل بسرعة إلى إلكترونات ونيوترينوات من خلال عملية تحلل الجسيمات، وهو التحول من حالة كتلة أعلى إلى حالة كتلة أقل.
وبالتالي فإن الإلكترونات مستقرة وهي أكثر اللبتون مشحونًا شيوعًا في الكون، في حين لا يمكن إنتاج الميونات والتاو إلا في تصادمات عالية الطاقة، مثل تلك التي تنطوي على الأشعة الكونية وتلك التي يتم إجراؤها في مسرعات الجسيمات.
خصائص جسيمات الليبتونات إكترون
تمتلك اللبتونات العديد من الخصائص الجوهرية بما في ذلك الشحنة الكهربائية واللف والكتلة، على عكس الكواركات التي لا تخضع اللبتونات للتفاعل القوي لكنها تخضع للتفاعلات الأساسية الثلاثة الأخرى مثل الجاذبية والتفاعل الضعيف والكهرومغناطيسية التي يتناسب الأخير منها مع الشحنة، وبالتالي فهي صفر بالنسبة إلى النيوترينوات المحايدة كهربائيا.
لكل نكهة ليتون نوع مناظر من الجسيمات المضادة يُعرف باسم أنتي ليبتون، والذي يختلف عن اللبتون فقط في أن بعض خصائصه لها نفس الحجم ولكن إشارة معاكسة، ووفقًا لبعض النظريات قد تكون النيوترينوات جسيمًا مضادًا خاصًا بها، فمن غير المعروف حاليًا ما إذا كان هذا هو الحال.
نظرية لبتون المشحون
تم وضع نظرية أول ليبتون مشحون وهو الإلكترون في منتصف القرن التاسع عشر من قبل العديد من العلماء، حيث اكتشفه جي جي طومسون في عام 1897، وكان اللبتون التالي الذي يجب ملاحظته هو الميون الذي اكتشفه كارل دي أندرسون في عام 1936، والذي تم تصنيفه على أنه ميزون في ذلك الوقت.
وبعد التحقيق تبين أن الميون لا يمتلك الخصائص المتوقعة للميزون ولكنه يتصرف مثل الإلكترون فقط مع كتلة أعلى، واستغرق الأمر حتى عام 1947 لاقتراح مفهوم اللبتونات كعائلة من الجسيمات، حيث أن أول نيوترينو الإلكترون الذي تم اقتراحه من قبلولفجانج باولي عام 1930 ليشرح خصائص معينة لاضمحلال بيتا.
لوحظ لأول مرة في تجربة نيوترينو كوان-رين التي أجراها كلايد كوان وفريدريك رينز في عام 1956، وتم اكتشاف نيوترينو الميون في عام 1962 بواسطة ليون م، واكتشف تاو من قبل مارتن لويس بيرل وزملائه من مركز ستانفورد الخطي المعجل ومختبر لورانس بيركلي الوطني، وظل نيوترينو تاو بعيد المنال حتى يوليو 2000 عندما أعلن تعاون دونات من فيرميلاب اكتشافه.
تعتبر اللبتونات جزءًا مهمًا من النموذج القياسي، حيث تعتبر الإلكترونات أحد مكونات الذرات إلى جانب البروتونات والنيوترونات، ويمكن أيضًا تصنيع الذرات الغريبة ذات الميونات والتاو بدلاً من الإلكترونات، بالإضافة إلى جسيمات لبتون المضادة للبتون مثل البوزيترونيوم.
التفاعل الكهرومغناطيسي في لبتون إلكترون
من أبرز خصائص اللبتونات شحنتها الكهربائية Q، حيث تحدد الشحنة الكهربائية قوة تفاعلاتها الكهرومغناطيسية، ويحدد قوة المجال الكهربائي الناتج عن الجسيم ومدى قوة تفاعل الجسيم مع مجال كهربائي أو مغناطيسي خارجي.
يوجد في كل جيل لبتون واحد مع
يتم التعبير عن التفاعل الكهرومغناطيسي للبتونات المشحونة من خلال حقيقة أن الجسيمات تتفاعل مع كم المجال الكهرومغناطيسي الفوتون، ويظهر مخطط فينيمان للتفاعل بين الإلكترون والفوتون على اليمين.
