В чем разница между лептонами и барионами?

Мне не очень нравятся подобные резюме, потому что в них слишком много сокращений, но это мое личное мнение, вам не обязательно разделять это мнение. Мне больше нравится этот, потому что там есть картинки:

http://abyss.uoregon.edu/~js/cosmo/lectures/lec22.html

Первое процитированное вами предложение - как указано, неверно или, по крайней мере, сказано плохо.

«По мере того, как Вселенная расширялась и, таким образом, охлаждалась, начали формироваться обычные частицы. Эти частицы называются барионами и включают в себя фотоны, нейтрино, электроны и кварки, которые станут строительными блоками материи и жизни, какой мы ее знаем».

Я готов догадаться, что он / она имел в виду, говоря, что эти «обычные частицы» включали барионы, фотоны, нейтрино, электроны и кварки», потому что сказать, что барионы включают фотоны, неверно.

Может быть полезно взглянуть на стандартную модель, поскольку есть 3 основные категории: кварки, бозоны и лепреконы, я имею в виду лептоны (просто проверяю, обращаешь ли ты внимание). Кварки образуют барионы и мезоны (наверное, можно пошутить о свободных мезонах, но я постараюсь воздержаться). Лептоны включают в себя очень полезный электрон, а также нейтрино и бозоны, которые по существу являются связывающими частицами и/или частицами, передающими энергию, что также очень полезно. Фотон — это бозон. Поле Хиггса также создает бозон, но это немного сложнее и, вероятно, лучше оставить его на потом. В любом случае - взгляд на стандартную модель поможет с 3 категориями:

Стандартная модель: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/00/Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg/2000px-Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg.png

Частицы определяются зарядом, спином и массой, а кварки также цветом, а также есть античастицы, которые при встрече античастицы и частицы аннигилируют во вспышке тепла/света — так что ранняя Вселенная была очень-очень горячей. и тепло имеет тенденцию препятствовать образованию связей, даже очень маленьких, очень сильных связей внутри атома, но по мере охлаждения Вселенной начали формироваться связи, а это означало протоны и нейтроны, а позже и некоторые простые ядра, такие как дейтерий и гелий, а позже, когда он достаточно остыл, электроны могли связываться с ядрами, и у вас были атомы.

Когда в вашей статье говорится:

«Хотя более легкие частицы, называемые лептонами, также существовали, им было запрещено вступать в реакцию с адронами с образованием более сложных состояний материи. Эти лептоны, в том числе электроны, нейтрино и фотоны, вскоре смогут присоединиться к своим адронным родственникам в союзе. это определило бы современную общую материю».

Ну, во-первых, фотоны вовсе не лептоны. Во-вторых, нейтрино очень редко реагируют с адронами (и, вероятно, лучше использовать слово барион в этом смысле, чем адроны, барионы — это класс адронов). - см. ссылку ниже:

http://www.particleadventure.org/hadrons.html

Я думаю, что гораздо проще сказать, глядя на все это, как я сказал выше, что тепло разрывает связи. Это в значительной степени универсально верно для всей физики и химии, где, например, при образовании связей выделяется тепло.

Очень горячая Вселенная — вы получаете «кварковый суп» — это не просто кварки, есть также лептоны и бозоны, но термин «кварковый суп» используется в некоторых случаях, и мне он скорее нравится.

Менее горячая Вселенная, вы также получаете протоны и нейтроны (барионы), лептоны (электроны) и бозоны, и это неправда, что барионы и электроны не взаимодействуют в этот момент. Они много взаимодействуют, но не образуют стабильных атомов.

чуть менее жарко, чем это, некоторые из протонов и нейтронов связываются, и вы получаете 2 или более барионов, связанных в атомные ядра (технически протон сам по себе является атомным ядром, но по мере того, как Вселенная достаточно охлаждается, вы получаете несколько ядер дейтерия). и образуются ядра гелия и очень небольшое количество ядер лития и бериллия - затем, когда он немного остынет, это образование ядер прекращается. Можно рассчитать, сколько должно быть ядер водорода по сравнению с ядрами гелия, и тот факт, что Вселенная очень точно соответствует этому расчету, что является хорошим доказательством того, что теория большого взрыва и части теории стандартной модели в основном верны.Все это происходит довольно быстро, как в период, когда гелий и несколько других ядер начинают формироваться, так и когда они прекращаются. формирование.

Это еще не то, что мы считаем классической материей, просто несколько ядер. Бродячие нейтроны нестабильны, поэтому они либо связываются с протонами, образуя атомные ядра, либо распадаются на протон, электрон и другие более мелкие частицы. Вся вселенная по-прежнему безумно горяча. Значительно остыл, но все еще горячий.

По прошествии значительно более длительного времени (380 000 лет или около того) становится достаточно прохладно, чтобы электроны могли связываться с атомными ядрами, и именно тогда вы получаете то, что мы признаем стандартной материей — атомы водорода и гелия вместо плазмы, и когда это происходит, Вселенная становится ясной. Плазма непрозрачна, сквозь нее ничего не видно. Вероятно, это выглядит как дым, но атомы водорода и гелия по существу прозрачны, и в этот момент Вселенная становится прозрачной, и свет может проходить через нее, не сталкиваясь постоянно с барионами, ядрами или электронами, и именно отсюда исходит космическое фоновое излучение. - в то время это было похоже на большую вспышку света, ну, рентгеновского света, наверное, не было видно, и вы бы не захотели быть там, было бы все еще 3000 градусов.

Она продолжала расширяться и охлаждаться, а гравитация и темная материя помогали стягивать миллионы разрозненных атомов в галактики, звезды и все такое прочее.

Вполне возможно, что ряд звезд сформировался до события космического фонового излучения, потому что звезды могут образовываться из горячей плазмы, поэтому я думаю, что некоторые звезды уже сформировались, но мы не видим никаких доказательств этого, потому что весь свет тогда был отражен. во все стороны, потому что Вселенная не была прозрачной. Мы можем только вернуться к космическому фоновому событию, но мы можем воссоздать взаимодействие частиц и изучить то, что могло произойти в горячей молодой Вселенной, используя ускоритель частиц.

Я приветствую любую поправку к любому из вышеперечисленного, но именно так я смотрю на раннюю Вселенную. Я люблю этот материал и думаю об этом много.

барионы — надкласс протонов и нейтронов. В более широком смысле ими будут считаться любые частицы, состоящие из трех кварков. Они будут взаимодействовать посредством как сильных, так и электрослабых взаимодействий.

Лептоны — это частицы со спином 1/2, которые взаимодействуют через электрослабое взаимодействие, но не через сильное взаимодействие.

фотоны — это не лептоны и не барионы (оба являются фермионами), а бозоны.

Есть и другие технические ответы: «лептоны — это частицы, несущие лептонное число», но они бесполезны. Ключевая, основная идея заключается в том, что лептоны не взаимодействуют через сильное взаимодействие, а состоят из кварков и глюонов, которые взаимодействуют.

Простой ответ заключается в том, что барионы — это частицы, состоящие из трех кварков, тогда как лептоны вообще не содержат кварков.

Барионы (например , протоны, нейтроны ) являются подклассом адронов: адрон от греческого означает тяжелый или массивный. Лептоны (например, электроны ) названы в честь греческого слова, означающего легкий вес. Это различие связано с тем, что адроны имеют значительную массу, а лептоны имеют очень маленькую массу.

Эйнштейн теоретизирует, что масса и энергия — одно и то же: энергия и масса эквивалентны, просто разные способы выражения одного и того же. Таким образом, частицы с малой массой на самом деле являются частицами, содержащими небольшое количество энергии. Итак, массивные частицы, например барионы , удерживают большой квант энергии; в то время как частицы с малой массой, например лептоны , удерживают очень мало энергии.

Лептоны и барионы являются фермионами. Однако барионы состоят из кварков, а лептоны не имеют субструктуры. Есть 6 лептонов. Электрон, мюон, тау и их нейтрино. Есть также 6 кварков, которые затем могут давать комбинации разных барионов. Лептоны также имеют небольшую массу и сильно взаимодействуют со слабым ядерным взаимодействием, а если оно имеет заряд, с электромагнетизмом. Однако барионы просто придерживаются сильной силы и иногда используют другие силы. Фотоны — это бозоны. Это частицы электромагнетизма. Также там много барионов (протонов и нейтронов). Конечно, и у лептонов, и у барионов есть родственники из антивещества. Когда материя и антиматерия встречаются, они создают бозоны (обычно фотоны), или они могут создать другую пару материи-антиматерии (пара кварков вверх-вниз создает пару электрон-позитрон).