เปิดเมนูหลัก

เลปตอน (อังกฤษ: Lepton) เป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่มีสปิน (ฟิสิกส์)ครึ่งจำนวนเต็ม (สปิน 1/2) และไม่ประสพกับอันตรกิริยาอย่างเข้ม[1] เลปตอนแบ่งออกเป็นสองชั้นหลัก ได้แก่ เลปตอนที่มีประจุไฟฟ้า (หรือที่เรียกว่า เลปตอนที่เหมือนอิเล็กตรอน) และเล็ปตอนนิวทรัล (เล็ปตอนเป็นกลาง) (หรือที่เรียกว่า นิวทรืโน) เลปตอนที่มีประจุสามารถรวมกับอนุภาคอื่นกลายเป็น อนุภาคผสมหลายอย่าง เช่นอะตอมและโพซิโทรเนียม ในขณะที่นิวทริโนยากที่จะปฏิสัมพันธ์กับผู้อื่น ดังนั้นมันจึงยากที่จะถูกพบเห็น พวกเลปตอนที่รู้จักกันดีคือ อิเล็กตรอน

เลปตอน
Beta Negative Decay.svg
เลปตอนเข้าไปเกี่ยวข้องในหลายกระบวนการ เช่น การสลายให้อนุภาคบีตา.
ส่วนประกอบอนุภาคมูลฐาน
สถิติ (อนุภาค)Fermionic
ชั่วรุ่นที่ 1, ที่ 2, ที่ 3
อันตรกิริยาพื้นฐานแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงโน้มถ่วง, อย่างอ่อน
สัญญลักษณ์l
ปฏิยานุภาคปฏิเลปตอน (l)
จำนวนชนิด6 (อิเล็กตรอน, อิเล็กตรอนนิวทริโน, มิวออน, มิวออนนิวทริโน, เทา (อนุภาค), เทานิวทริโน)
ประจุไฟฟ้า+1 e, 0 e, −1 e
ประจุสีไม่มี
สปิน1/2
อนุภาคต่างๆ ใน แบบจำลองมาตรฐาน

มีเลปตอนอยู่ทั้งสิ้น 6 ชนิด (flavour) แยกเป็น 3 ชั่วรุ่น (อังกฤษ: generation)[2] ชั่วรุ่นที่หนึ่งเรียกว่า เลปตอนอิเล็กตรอน ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (e-) และอิเล็กตรอนนิวตริโน (Ve) ชั่วรุ่นที่สองคือ เลปตอนมิวออน ประกอบด้วย มิวออน-) และ มิวออนนิวตริโน (Vμ) ชั่วรุ่นที่สามคือ เลปตอนเทา ประกอบด้วย เทา (อนุภาค) (T-) และ เทานิวตริโน (VT) อิเล็กตรอนมีมวลน้อยที่สุดในหมู่เลปตอนที่มีประจุทั้งหมด มิวออนและเทาที่หนักที่สุดจะเปลี่ยนอย่างรวดเร็วไปเป็นอิเล็กตรอนผ่านทางกระบวนการของการสลายอนุภาค ซึ่งเป็นการแปลงจากสถานะมวลมากไปเป็นสถานะมวลน้อย ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงเสถียรและเป็นเลปตอนแบบมีประจุที่พบมากที่สุดในจักรวาล ในขณะที่มิวออนและเทาสามารถถูกสร้างขึ้นมาได้เพียงแต่ในการชนกันที่พลังงานฟิสิกส์ที่สูงเท่านั้น (เช่นพวกที่เกี่ยวกับรังสีคอสมิกและพวกที่เกิดขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค

เลปตอนมีคุณสมบัติที่เป็นเนื้อแท้หลายอย่าง รวมทั้ง ประจุไฟฟ้า สปิน และ มวล อย่างไรก็ตาม มันแตกต่างจากควาร์ก เพราะไม่อยู่ภายใต้ อันตรกิริยาอย่างเข้ม แต่อาจอยู่ภายใต้อันตรกิริยาพื้นฐานอื่นอีกสามอย่าง ซึ่งได้แก่ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (ไม่รวมพวกนิวทริโนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า) และ อันตรกิริยาอย่างอ่อน สำหรับทุกเฟลเวอร์ของเลปตอน พวกมันมี ปฏิยานุภาค เรียกว่า ปฏิเลปตอน ที่แตกต่างกันเฉพาะบางส่วนของคุณสมบัติ ซึ่งปฏิเลปตอนจะมี 'ขนาดเท่ากันแต่เครื่องหมายตรงข้าม' และบางทฤษฎีกล่าวว่านิวทริโนอาจเป็นตัวปฏิปักษ์ของมันเอง ซึ่งปัจจุบันยังไม่มีใครรู้ว่าเป็นเช่นนั้นจริงหรือไม่

เลปตอนที่มีประจุตัวแรกคือ อิเล็กตรอน ถูกตั้งทฤษฎีในกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน[3][4][5] และถูกค้นพบในปี 1897 โดย J. J. Thomson.[6] เลปตอนตัวต่อมาที่ถูกค้นพบคือมิวออน โดย Carl D. Anderson ในปี 1936 ซึ่งในขณะนั้นถูกระบุว่าเป็นมีซอน[7] การศึกษาต่อมาพบว่า มิวออนไม่มีคุณสมบัติของมีซอนอย่างที่คาดไว้ แต่ประพฤฒิตัวเหมือนอิเล็กตรอน เพียงแต่มีมวลมากกว่า ต้องใช้เวลาถึงปี 1947 เพื่อให้ได้หลักการของ "เลปตอน" ว่าเป็นครอบครัวหนึ่งของอนุภาคที่จะถูกนำเสนอ[8] นิวทริโน และ อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกนำเสนอโดย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่ออธิบายลักษณะที่แน่นอนของ การสลายให้อนุภาคบีตา[8] มันถูกสังเกตเห็นในการทดลองของ Cowan–Reines ที่ดำเนินการโดย Clyde Cowan และ Frederick Reines ในปี 1956.[8][9] มิวออนนิวทริโน ถูกค้นพบในปี 1962 โดย Leon M. Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger,[10] และ เทา ถูกค้นพบระหว่างปี 1974 ถีงปี 1977 โดย Martin Lewis Perl และเพื่อนร่วมงานจาก Stanford Linear Accelerator Center และ Lawrence Berkeley National Laboratory.[11] ขณะที่ เทานิวทริโน เพิ่งถูกประกาศการค้นพบ เมื่อ กรกฎาคม 2000 โดย DONUT collaboration จาก Fermilab [12][13]

เลปตอนเป็นชิ้นส่วนสำคัญใน แบบจำลองมาตรฐาน อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบของอะตอม เคียงข้างกับ โปรตอน และ นิวตรอน ขณะที่ อะตอมแปลก ซึ่งมีมิวออนและเทา แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน สามารถถูกสังเคราะห์ขึ้นได้ เช่นเดียวกับอนุภาค เลปตอน-ปฏิเลปตอน เช่น โพซิโทรเนียม

แหล่งข้อมูลอื่นแก้ไข

อ้างอิงแก้ไข

  1. "Lepton (physics)". Encyclopædia Britannica. สืบค้นเมื่อ 2010-09-29.
  2. R. Nave. "Leptons". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. สืบค้นเมื่อ 2010-09-29.
  3. W.V. Farrar (1969). "Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter". Annals of Science. 25 (3): 243–254. doi:10.1080/00033796900200141.
  4. T. Arabatzis (2006). Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities. University of Chicago Press. pp. 70–74. ISBN 0-226-02421-0.
  5. J.Z. Buchwald, A. Warwick (2001). Histories of the Electron: The Birth of Microphysics. MIT Press. pp. 195–203. ISBN 0-262-52424-4.
  6. J.J. Thomson (1897). "Cathode Rays". Philosophical Magazine. 44 (269): 293. doi:10.1080/14786449708621070.
  7. S.H. Neddermeyer, C.D. Anderson; Anderson (1937). "Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles". Physical Review. 51 (10): 884–886. Bibcode:1937PhRv...51..884N. doi:10.1103/PhysRev.51.884.
  8. 8.0 8.1 8.2 "The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist" (PDF). Los Alamos Science. 25: 3. 1997. สืบค้นเมื่อ 2010-02-10.
  9. F. Reines, C.L. Cowan, Jr.; Cowan (1956). "The Neutrino". Nature. 178 (4531): 446. Bibcode:1956Natur.178..446R. doi:10.1038/178446a0.
  10. G. Danby; Gaillard, J-M.; Goulianos, K.; Lederman, L.; Mistry, N.; Schwartz, M.; Steinberger, J.; และคณะ (1962). "Observation of high-energy neutrino reactions and the existence of two kinds of neutrinos". Physical Review Letters. 9: 36. Bibcode:1962PhRvL...9...36D. doi:10.1103/PhysRevLett.9.36.
  11. M.L. Perl; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; Feldman, G.; Friedberg, C.; Fryberger, D.; Goldhaber, G.; Hanson, G.; Heile, F.; Jean-Marie, B.; Kadyk, J.; Larsen, R.; Litke, A.; Lüke, D.; Lulu, B.; Lüth, V.; Lyon, D.; Morehouse, C.; Paterson, J.; Pierre, F.; Pun, T.; Rapidis, P.; Richter, B.; Sadoulet, B.; และคณะ (1975). "Evidence for Anomalous Lepton Production in ผิดพลาด สัญลักษณ์ไม่มีนิยามผิดพลาด สัญลักษณ์ไม่มีนิยาม Annihilation". Physical Review Letters. 35 (22): 1489. Bibcode:1975PhRvL..35.1489P. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489.
  12. "Physicists Find First Direct Evidence for Tau Neutrino at Fermilab" (Press release). Fermilab. 20 July 2000.
  13. K. Kodama et al. (DONUT Collaboration); Kodama; Ushida; Andreopoulos; Saoulidou; Tzanakos; Yager; Baller; Boehnlein; Freeman; Lundberg; Morfin; Rameika; Yun; Song; Yoon; Chung; Berghaus; Kubantsev; Reay; Sidwell; Stanton; Yoshida; Aoki; Hara; Rhee; Ciampa; Erickson; Graham; และคณะ (2001). "Observation of tau neutrino interactions". Physics Letters B. 504 (3): 218. arXiv:hep-ex/0012035. Bibcode:2001PhLB..504..218D. doi:10.1016/S0370-2693(01)00307-0.