APA ITU LEPTON?

Send

Selama abad 19 dan 20, fisikawan mulai menyelidiki jauh ke dalam sifat materi dan energi. Dengan melakukan hal itu, mereka dengan cepat menyadari bahwa aturan yang mengatur mereka menjadi semakin kabur semakin dalam. Sementara teori yang dominan dulu adalah bahwa semua materi terdiri dari atom-atom yang tidak dapat dibagi, para ilmuwan mulai menyadari bahwa atom itu sendiri terdiri dari partikel yang lebih kecil.

Dari penyelidikan ini, Model Standar Fisika Partikel lahir. Menurut model ini, semua materi di Semesta terdiri dari dua jenis partikel: hadron - dari mana Large Hadron Collider (LHC) mendapatkan namanya - dan lepton. Di mana hadron terdiri dari partikel-partikel elementer lainnya (quark, anti-quark, dll), lepton adalah partikel elementer yang ada sendiri.

Definisi:

Kata lepton berasal dari bahasa Yunani leptos, yang berarti "kecil", "baik", atau "tipis". Penggunaan kata yang direkam pertama kali oleh fisikawan Leon Rosenfeld dalam bukunyaPasukan Nuklir (1948). Dalam buku itu, ia menghubungkan penggunaan kata itu dengan saran yang dibuat oleh ahli kimia dan fisika Denmark, Prof. Christian Moller.

Istilah ini dipilih untuk merujuk pada partikel bermassa kecil, karena satu-satunya lepton yang diketahui pada zaman Rosenfeld adalah muon. Partikel-partikel elementer ini lebih dari 200 kali lebih besar daripada elektron, tetapi hanya memiliki sekitar sepersembilan massa proton. Bersamaan dengan quark, lepton adalah bahan dasar pembentuk materi, dan karenanya dipandang sebagai "partikel elementer".

Jenis-jenis Lepton:

Menurut Model Standar, ada enam jenis lepton. Ini termasuk Elektron, partikel Muon, dan Tau, serta neutrino yang terkait (mis. Elektron neutrino, muon neutrino, dan tau neutrino). Lepton memiliki muatan negatif dan massa berbeda, sedangkan neutrino mereka memiliki muatan netral.

Elektron adalah yang paling ringan, dengan massa 0,000511 gigaelectronvolts (GeV), sedangkan Muon memiliki massa 0,1066 Gev dan partikel Tau (yang terberat) memiliki massa 1,777 Gev. Variasi yang berbeda dari partikel-partikel unsur umumnya disebut "rasa". Sementara masing-masing dari ketiga rasa lepton berbeda dan berbeda (dalam hal interaksinya dengan partikel lain), mereka tidak dapat diubah.

Neutrino dapat mengubah rasanya, suatu proses yang dikenal sebagai "osilasi rasa neutrino". Ini dapat mengambil sejumlah bentuk, yang meliputi neutrino matahari, neutrino atmosfer, reaktor nuklir, atau osilasi balok. Dalam semua kasus yang diamati, osilasi dikonfirmasi oleh apa yang tampaknya menjadi defisit dalam jumlah neutrino yang diciptakan.

Salah satu penyebab yang diamati berkaitan dengan "peluruhan muon" (lihat di bawah), suatu proses di mana muon mengubah rasanya menjadi electron neutrino atau tau neutrino - tergantung pada kondisinya. Selain itu, ketiga lepton dan neutrino mereka memiliki antipartikel terkait (antilepton).

Untuk masing-masing, antilepton memiliki massa yang identik, tetapi semua sifat lainnya dibalik. Pasangan ini terdiri dari elektron / positron, muon / antimuon, tau / antitau, elektron neutrino / elektron antineutrino, muon neutrino / muan antinuetrino, dan tau neutrino / tau antineutrino.

Model Standar ini mengasumsikan bahwa tidak ada lebih dari tiga jenis (alias "generasi") lepton dengan neutrino terkait yang ada. Ini sesuai dengan bukti eksperimental yang berupaya memodelkan proses nukleosintesis setelah Big Bang, di mana keberadaan lebih dari tiga lepton akan memengaruhi kelimpahan helium di Alam Semesta awal.

Properti:

Semua lepton memiliki muatan negatif. Mereka juga memiliki rotasi intrinsik dalam bentuk putaran mereka, yang berarti bahwa elektron dengan muatan listrik - yaitu "lepton bermuatan" - akan menghasilkan medan magnet. Mereka mampu berinteraksi dengan materi lain hanya dengan gaya elektromagnetik yang lemah. Pada akhirnya, muatan mereka menentukan kekuatan interaksi ini, serta kekuatan medan listrik mereka dan bagaimana mereka bereaksi terhadap medan listrik atau magnet eksternal.

Namun, tidak ada yang mampu berinteraksi dengan materi melalui kekuatan yang kuat. Dalam Model Standar, setiap lepton dimulai tanpa massa intrinsik. Lepton yang dibebani memperoleh massa efektif melalui interaksi dengan medan Higgs, sementara neutrino tetap tidak bermassa atau hanya memiliki massa yang sangat kecil.

Sejarah Studi:

Lepton pertama yang diidentifikasi adalah elektron, yang ditemukan oleh fisikawan Inggris J.J. Thomson dan rekan-rekannya pada tahun 1897 menggunakan serangkaian percobaan tabung sinar katoda. Penemuan berikutnya datang selama tahun 1930-an, yang akan mengarah pada penciptaan klasifikasi baru untuk partikel-partikel yang berinteraksi lemah yang mirip dengan elektron.

Penemuan pertama dibuat oleh fisikawan Austria-Swiss Wolfgang Pauli pada tahun 1930, yang mengusulkan keberadaan elektron neutrino untuk menyelesaikan cara-cara di mana peluruhan beta bertentangan dengan hukum Konservasi Energi, dan Hukum Gerak Newton (khususnya Konservasi Hukum Newton). Momentum dan Konservasi Momentum Sudut).

Positron dan muon masing-masing ditemukan oleh Carl D. Anders pada tahun 1932 dan 1936. Karena massa muon, itu awalnya dikira meson. Tetapi karena perilakunya (yang menyerupai elektron) dan fakta bahwa ia tidak mengalami interaksi yang kuat, muon direklasifikasi. Seiring dengan elektron dan neutrino elektron, itu menjadi bagian dari kelompok partikel baru yang dikenal sebagai "lepton".

Pada tahun 1962, tim fisikawan Amerika - yang terdiri dari Leon M. Lederman, Melvin Schwartz, dan Jack Steinberger - dapat mendeteksi interaksi oleh muon neutrino, sehingga menunjukkan bahwa ada lebih dari satu jenis neutrino. Pada saat yang sama, fisikawan teoritis mendalilkan keberadaan banyak rasa neutrino lainnya, yang akhirnya akan dikonfirmasi secara eksperimental.

Partikel tau mengikuti pada tahun 1970-an, berkat eksperimen yang dilakukan oleh fisikawan pemenang Hadiah Nobel Martin Lewis Perl dan rekan-rekannya di SLAC National Accelerator Laboratory. Bukti terkait neutrino menyusul berkat studi peluruhan tau, yang menunjukkan energi dan momentum yang hilang analog dengan energi yang hilang dan momentum yang disebabkan oleh peluruhan beta elektron.

Pada tahun 2000, tau neutrino diamati secara langsung berkat eksperimen Pengamatan Langsung NU Tau (DONUT) di Fermilab. Ini akan menjadi partikel terakhir dari Model Standar yang akan diamati hingga 2012, ketika CERN mengumumkan bahwa mereka telah mendeteksi partikel yang kemungkinan merupakan Higgs Boson yang lama dicari.

Saat ini, ada beberapa fisikawan partikel yang percaya bahwa ada lepton masih menunggu untuk ditemukan. Partikel-partikel "generasi keempat" ini, jika mereka memang nyata, akan ada di luar Model Standar fisika partikel, dan kemungkinan akan berinteraksi dengan materi dengan cara yang bahkan lebih eksotis.

Kami telah menulis banyak artikel menarik tentang Lepton dan partikel subatomik di Space Magazine. Inilah Apa Partikel Subatomik?, Apa itu Baryons?, Tabrakan Pertama LHC, Dua Partikel Subatomik Baru Ditemukan, dan Fisikawan Mungkin, Barangkali Baru, Mengkonfirmasi Penemuan Kemungkinan dari Kekuatan Alam ke-5.

Untuk informasi lebih lanjut, Pusat Pengunjung Virtual SLAC memiliki pengantar yang bagus untuk Lepton dan pastikan untuk memeriksa Ulasan Particle Data Group (PDG) tentang Fisika Partikel.

Pemain Astronomi juga memiliki episode pada topik. Inilah Episode 106: Pencarian untuk Teori Segalanya, dan Episode 393: Model Standar - Leptons & Quark.

Sumber: