ლეპტონი

ფუნდამენტური ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი

ლეპტონი (ბერძ. λεπτός [leptos] — „წვრილი“, „მსუბუქი“, „ნაზი“) — ელემენტარული ნაწილაკი, რომელსაც აქვს 1/2 სპინი და არ მონაწილეობს ძლიერ ურთიერთქმედებაში (მხოლოდ ელექტრომაგნიტურ, სუსტსა და გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებში).

ლეპტონების ორი ძირითადი კლასი არსებობს: დამუხტული ლეპტონები (ელექტრონი, მიუონი, ტაონი) და ნეიტრალური ლეპტონები (ელექტრონული ნეიტრინო, მიუონური ნეიტრინო, ტაონური ნეიტრინო). დამუხტულ ლეპტონებს შეუძლიათ გაერთიანდნენ სხვა ნაწილაკებთან და შექმნან სხვადასხვა კომპოზიტური ნაწილაკები, როგორიცაა ატომები და პოზიტრონიუმი, ხოლო ნეიტრინოები იშვიათად ურთიერთობენ რაიმესთან და, შესაბამისად, იშვიათად შეინიშნება.

კვლევის ისტორია

ლეპტონებს შორის ყველაზე ცნობილია ელექტრონი. ელექტრონი – პირველი ექსპერიმენტულად დამზერილი ნაწილაკია. იგი 1897 წელს ჯ. ტომსონმა აღმოაჩინა. მან დაამტკიცა, რომ გაიშვიათებულ აირებში ელექტრული განმუხტვისას წარმოქმნილი ე. წ. კათოდური სხივები უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების ნაკადს წარმოადგენენ. ელექტრონია ის ნაწილაკი, რომელიც მიედინება გამტარებში მათში ელექტრული დენის გავლისას. შემდგომ დადგინდა, რომ ელექტრონი ერთადერთი ნაწილაკი არა იყო ლეპტონთა ოჯახიდან.

1936 წელს, ელექტრონის შემდეგ კოსმოსურ სხივებში ამერიკელმა ფიზიკოსებმა კ. ანდერსონმა და ს. ნედრემაიერმა აღმოაჩინეს ახალი ელემენტარული ნაწილაკი, რომელსაც მიუონი დაარქვეს. იგი ელექტრონის მსგავსი აღმოჩნდა, ოღონდ 200-ჯერ უფრო მძიმე. ზოგადად ელექტრონი ყველაზე მსუბუქი დამუხტული ნაწილაკია. თუ მის მასას გამოვსახავთ ელემენტარული ნაწილაკთა ფიზიკაში მიღებულ ერთეულებში (ენერგეტიკული ერთეულებში), მაშნ ის უნდა გამოვსახოთ ეინშტაინის ფორმულით: E=mc². ამიტომ ელემენტარულ ნაწილაკებს გამოხატავენ ენერგეტიკულ ერთეულებში. ელეტრონის მასა უდრის 0.5 მეგევ-ს. მიუონი 200-ჯერ მძიმეა.

1975 წელს აღმოაჩინეს ლეპტონთა ოჯახის ბოლო წევრი — ტაონი. იგი კიდევ უფრო მძიმე აღმოჩნდა ელექტრონთან შედარებით. სამივე ელემენტარული ნაწილაკი ლეოტონთა ოჯახიდან ძალიან არ განსხვადებიან და წარმოადგენენ ერთმანეთის ასლს. მათ გააჩნიათ ერთნაირი თვისებები, მუხტები და ახასიათებთ ერთიდაიგივე ქცევა. განსხვავება აღნიშნულ ნაწილაკებს შორის მხოლოდ მათ მასებშია.

აღმოჩნდა, რომ ეს სამი ელემენტარული ნაწილაკით არ ამოიწურება ლეპტონთა ოჯახი. დაშლისას, ელექტრონების პარალელურად ასევე წარმოქნიქმებიან „მოუხელთებელი“ ნაწილაკები. თავიდან, გაურკვეველი იყო თუ სად მიდიოდა დაშლისას ენერგია. შემდგომ პაულიმ წამოაყენა ვარაუდი, რომ იგი გაედინებოდა ნეიტრალური და ზემსუბუქი ელემენტარული ნაწილაკის მიერ, რომელსაც ფერმიმ შესთავაზა დაერქვათ მისთვის — ნეიტრინო (პატარა ნეიტრონი). ნეიტრინოს აქვს ძალზედ მცირე მასა, არ გააჩნია ელექტრული მუხტი, არ მონაწილეობს ძლიერ ურთიერთქმედებაში და მისი აღმოჩენა ძალიან რთულია. თუმცა, ის წარმოიქმნება სუსტი ურთიერთქმედების შედეგად. ასე წარმოიქმნება ელექტრონთან ერთად ელექტრონული ნეიტრინო. მიუონის წარმოქმნასთან ერთად ასევე წარმოიქმნება ნეიტრინო. თავდაპირველად ეგონათ, რომ ყველას ერთი ტიპის ნეიტრინო გააჩნდა. შემდეგ დადგინდა, რომ ყველას გააჩნდა თავისი ნეიტრინო და გადაწყვიტეს, რომ ყველა დიდი ალბათობით ლეპტონს გააჩნდა თავისი პარტნიორი ნეიტრინო: ელექტრონი — ელექტრონულ ნეიტრინოსთან, მიუონი — მიუონურ ნეიტრინოსთან და ტაონური — ტაონურ ნეიტრინოსთან.

ჯამში სულ გამოდის ექვსი ლეპტონი: სამი დამუხტული და სამი ნეიტრალური. ყველა ლეპტონი 1/2 სპინით (ისევე, როგორც კვარკები 1/2 სპინით) აკმაყოფილებს დირაკის განტოლების პირობას, მაგრამ ნეიტრინოების შემთხვევაში ყველაფერი შედარებით რთულადაა. საქმე იმაშია, რომ ნეიტრინოს არააქვს ელექტრული მუხტი. ხოლო, როდესაც ნაწილაკს არ გააჩნია ელექტრული მუხტი, მაშინ ის აკმაყოფილებს მაიორანას განტოლების პირობას.

რესურსები ინტერნეტში

• Лептоны и нейтрино — Дмитрий Казаков YouTube-ზე