ما هي اللبتونات

اللبتونات هي جزيئات أولية، مما يعني أنها لا يمكن تقسيمها إلى جزيئات أصغر حجما. هذه الجزيئات غير ذرية وتتفاعل فقط بالقوى الكهرومغناطيسية والقوى الضعيفة والجاذبية، ولا تتأثر بالقوى النووية الشديدة .

كلمة `لبتون` مشتقة من الكلمة اليونانية `λεπτόν` وتعني صغير أو رقيق. تم استخدام كلمة `لبتون` لأول مرة من قبل العالم الفيزيائي ليون روزنفيلد في كتابه المعروف بعنوان القوى النووية عام 1948 .

تعريف اللبتونات

اللبتونات تنقسم إلى جزئين، وهما اللبتونات المشحونة واللبتونات المحايدة. اللبتونات المشحونة تحتوي على إلكترونات وميونات وتاوونات، حيث لكل منها شحنة سالبة وكتلة مميزة. بالإضافة إلى ذلك، لكل لبتون جسيم مضاد أو معاكس له يكون مرافقا له، ومع ذلك، هناك جسيم غير مشحون يسمى النيوترينو المضاد. وهو أيضا ذو كتلة مناسبة له .

ويمكن الاستدلال من ذلك أن جميع اللبتونات، بما في ذلك النيوترينو، لها جسيمات مضادة تسمى (مضادات اللبتونات)، حيث يكونوا متطابقين أو متشابهين في الكتلة وفي نفس الوقت معاكسين لبعضهما البعض في جميع الخصائص والسمات الأخرى .

بالرغم من أن اللبتونات لها شحنة وخصائص تميزها ، إلا أنه يوجد هناك صفة آخري لها تميزها أيضا وهي صفة الاندفاع الزاوي أو ما يطلق عليه اللف المغزلي ، فمن هذا المنطلق يمكننا أن نقوم بتصنيف اللبتونات على أنها تكون داخلة في مجموعة كبيرة تسمى الفرميونات وهي تتسم أيضا التي بالغزل أو اللف .

خصائص اللبتونات

تمتلك اللبتونات مجموعة من الخصائص التي تميزها عن غيرها، حيث يتميز كل شيء بخصائصه الفريدة، وتشمل هذه الخصائص:

1.  لها شحنات سالبة.
2.  لديها دوران مغزلي أو اندفاع زاوي ، وهذا يؤكد ان الإلكترونات التي لها شحنة كهربائية أو اللبتونات المشحونة ، سوف يكون لها حقول مغناطيسية ، لتمكنها من أن تقوم بالتفاعل مع المواد الأخرى ، ولكن يتم ذلك عن طريق القوى الكهرومغناطيسية التي تتسم بالضعف ، وفي الأخير شحنة اللبتونات هي التي تعمل على تحديد قوة هذه التفاعلات ، وايضا قوة المجال الكهربائي الخاص بها ، وطرق تفاعلها مع كافة المجالات الكهربائية أو المغناطيسية المحيطة بها أو الخارجية .
3.  ليس للبتون كتلةٌ، ولكن تتمكن اللبتونات المشحونة من الحصول على الكتلة التي تحتاجُها عن طريق التفاعلات مع حقل هيغز، ومن ناحيةٍ أخرى، فإن النيوترونات ليس لها كتلةٌ، أو يمكن أن تكون صغيرة جدًا .
4.  لم يكن هناك شيء قادر على التفاعل مع اللبتونات حتى لو كان التفاعل ذو القوة النووية الشديدة

أنواع اللبتونات

تنقسم اللبتونات إلى:

اللبتونات المشحونة 

• الإلكترون (e)

الإلكترون هو جسيم يحمل شحنة سالبة، وله كتلة تُقدر بحوالي 1/1836 من كتلة البروتون، ويتواجد في السحابة الإلكترونية المحيطة بالنواة. يُعد الإلكترون جزءًا من الجسيمات أو الجزيئات الأولية، ويساهم في تشكيل الذرة .

• الميوون

الميون هو جسم غير ذري وغير مستقر، ويتشابه في خصائصه الأولية مع الإلكترون، وتقدر شحنته الكهربائية ب e1، ويبلغ دورانه ½، وعلى الرغم من ذلك، فإن الميونات تزن حوالي 200 مرة أكثر من الإلكترونات .

• التاوون

يعرف الجسيم الأولي الذي يشبه الإلكترون باسم تاوو لبتون، ويكون شحنته الكهربائية حوالي (e(−1 ويدور بمعدل يصل إلى ½، ويكون معدل كتلة التاوون حوالي 3700 من كتلة الإلكترون، ويبلغ عمره حوالي (2.9 × 10−13 ثانية) .

اللبتونات المحايدة

•  إلكترون نيوترينو (νe)

يتميز الإلكترون كأول نوع من اللبتونات بأنه لم يكن ذريًا ولم يحمل أي شحنة كهربائية، ويصل معدل دوران النيوترينو إلى حوالي نصف دورة. ويتميز اللبتون بالجسم الأولي .

• ميوون نيترينو

ويمثل هذا أيضاً لبتون جسيمًا أوليًا لم يكن له ذرة ولا شحنة كهربائية، ومعدل دورانه يكون نصف لفة، ويمكن وضعه بجانب الإلكترون كجيل ثانٍ من اللبتونات .

• تاوو نيترينو

هو يكون لبتون وجسيم أولي غير ذري ، لم يكن له أي شحنة كهربائي، وله دوران يصل إلى½ ، يمثل مع جسيم تاوون الذي يعد من اللبتونات المشحونة الجيل الثالث من اللبتونات ، من المعلوم أن المادة تتكون من ذرات ، وتلك الذرات تتألف من إلكترونات ونواة يكون بينهما علاقة قوية تربط ببنهم القوة الكهرومغناطيسية .

تتميز الإلكترونات بشحنتها السالبة وكتلتها الصغيرة بالمقارنة مع كتلة النواة، وتتألف النواة من بروتونات ونيوترونات، وتتكون البروتونات والنيوترونات من جسيمات تشبه النقطة وتسمى الكواركات العلوية والسفلية .

الكواركات واللبتونات

النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات يستخدم لقياس نتائج التجارب من خلال التطبيق العملي، ويشير النموذج القياسي إلى أن الكون المادي يتألف من جزيئات أساسية صغيرة أو محدودة، مثل الكواركات واللبتونات، وهذا يعني أن الكون يمكن تفسيره عن طريق هذه الجزيئات الأساسية .

• تتداخل الكواركات مع بعضها البعض من خلال التفاعلات القوية لإنتاج البروتونات والنيوترونات، حيث أن اللبتونات لا تشارك في التفاعلات القوية ولا يمكن تفاعلها إلا عن طريق القوى الكهرومغناطيسية والنووية التي تتميز بالضعف .
• توجد الكوراكات في الظروف العادية، بينما يمكننا رؤية اللبتونات بشكل فردي .

ما هي شجرة العائلة تحت الذرية

يمكن اعتبار كل جسيمات المادة أو جزيئاتها الأساسية، ولكنها كانت غير واضحة أو معروفة، وتم تصنيف جسيمات المادة في ثلاث عائلات أو مجموعات

الأسرة الأولى

تتضمن هذه العائلة العناصر الإلكترون والنيوترون الإلكتروني والكوارك العلوي والسفلي، وتنتج المادة على شكل بروتونات ونيوترونات وإلكترونات .

الاسرة الثانية والثالثة

لكن الجزيئات في العائلة الثانية والعائلة الثالثة لا تنتمي إلى المادة العادية، إذ تم العثور على جزء من العائلة الثانية من هذه الجزيئات في الكون، ولكنها بدأت بالتفكك بسرعة لتصبح جزيئات تنتمي إلى العائلة الأولى .

تشير نظرية فيزياء الجسيمات الحالية إلى عدم وجود أكثر من ثلاثة عائلات من اللبتونات، ويرجع ذلك إلى الأدلة والبراهين التجريبية التي تشير إلى وجود ثلاثة أنواع أو أنماط من النيوترونات، وبالتالي، يوجد ثلاثة أجيال من اللبتونات .

تشير الدلائل إلى أن نسبة وتوفر عامل الهيدروجين/الهيليوم المعروفة في الكون يمكن قياسها وتظهر عند تطبيق محاكاة للوسائل التي تعمل على تكوين النوى من الانفجار الحادث، ويؤثر عدد النيوترونات المختلفة على توفر الهيليوم .

ومع أن النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات قد نجح ، إلا أنه لا يتمكن من الرد على الأسئلة عن ما هو سبب وجود أنواع كثيرة من اللبتونات؟ وعن سبب اختلاف كتلتها بصورة كبيرة ، فإن الدراسات التجريبية التفصيلية لخصائص اللبتونات هي الوحيدة التي تستطيع أن توفر كافة التفسيرات لهذه الاسئلة .