اللبتونات هي عبارة عن جزيئات تكون أولية أي أنه لا يمكن أن يتم تقسيمها إلى جزيئات تكون أصغر منها في الحجم ، حيث أن تلك الجزيئات التي لم تكن ذرية، وهي لا تقوم باستجابتها إلا عن طريق القوة الكهرومغناطيسية والقوة الضعيفة ، والقوة الضعيفة وأيضا الجاذبية حيث أنها أيضا لا يؤثر فيها القوة النووية التي تكون شديدة [1] .

كما أن لفظ لبتون مأخوذ من كلمة اللبتو اليونانية ، والمقصود بها الصغيرة أو الرقيقة ، وأول ما استخدمت كلمة لبتون استخدمت عن طريق العالم الفيزيائي “ليون روزنفيلد” في كتابه المعروف باسم القوى النووية في عام 1948 ميلادي .

تعريف اللبتونات

اللبتونات يكون لها جزئين وهما لبتونات مشحونة ولبتونات محايدة ، تحتوي اللبتونات المشحونة على إلكترونات (e) والميونات والتاوونات ، حيث أن كل واحدة من هؤلاء يكون لها شحنة سالبة وكتلة مخصصة لها تميزها عن غيرها من الشحنات ، بالإضافة إلى أن كل لبتون يكون له جسيم مضاد أو معاكس له يكون معه أو مرافق له ، ولكن لم يكن مشحونا ويسمى هذا الجسيم المضاد النيوترينو ، وأيضا يكون مناسب له في الكتلة .

ونستنتج من هذا أن كل اللبتونات بالإضافة إلى النيوترينو ، يكون لهما جسيمات مضادة يطلق عليها (anti leptons) اي جسم مضاد ، بحيث يكونوا مماثلين أو متشابهين في الكتلة وفي نفس الوقت يكونوا معاكسين لبعضهما في كل الخصائص والسمات الأُخرى [2] .

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

من المعروف ان كل شي له خصائص تميزه عن غيره وكذلك اللبتونات لها مجموعة من الخصائص تميزها وهي كالتالي:

لها شحنات سالبة.
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 .
لا يوجد للبتون أي كتلة، ولكن اللبتونات المشحونة تتمكن من الحصول على الكتلة التي تحتاجها عن طريق التفاعلات مع حقل هيغز ، ومن ناحية أخري تظل أو تكون النيوتريونات ليس لها كتلة أو من الممكن أن يكون لها كتلة ولكن تكون صغيرة جدا .
لم يكن هناك شيء يستطيع أن يتفاعل مع اللبتونات حتى إن كان التفاعل ذات القوة النووية الشديدة

أنواع اللبتونات

تنقسم اللبتونات إلى:

اللبتونات المشحونة

الإلكترون (e)

إن الإلكترون هو عبارة عن جسيم تكون شحنته سالبة ، ويكون له كتلة أيضا وتقدر بحوالي 1/1836 من كتلة البروتون ، والإلكترون يكون موجود في السحابة الإلكترونية التي تحيط بالنواة ، ويكون الإلكترون أيضا عبارة عن جسم من الجسيمات أو الجزيئات الأولية، كما أنه يقوم بعمل ذرة .

الميوون

هو عبارة عن جسم لا يكون ذري أو مستقر وهو ميوون أولي يكون مشابه للإلكترون ، وتقدر شحنته الكهربائية ب e1 ، ودوران تبلغ قيمته ½ ، بالرغم من هذا إلا أن الميونات تكون أثقل بمعدل 200 مرة من

الإلكترونات

.

التاوون

ويسمى أيضا باسم تايو لبتون، وهو جسيم أولي يكون مشابه للإلكترون ، وتكون شحنته الكهربائية حوالي (e(−1 ودوران يصل إلي ½ ، ويكون معدل الكتلة للتاوون يصل إلى حوالي 3700 من كتلة الإلكترون ، والعمر يكون (2.9×10−13 ثانية) .

اللبتونات المحايدة

إلكترون نيوترينو (νe)

هو يكون لبتون وجسم أولي لم يكن ذريا ، وأيضا لم يكن لديه أي شحنة كهربائية ، ويصل معدل الدوران للنيوترينو إلى ما يقرب من ½ ، يصنف الإلكترون على أنه النوع الأول من اللبتونات .

ميوون نيترينو

وهذا أيضا يكون لبتون جسيم أولي لم يكن له ذرة ، لم يكن له شحنة كهربائية ومعدل دورانه يكون ½ ، حيث أنه مكانه بجانب الإلكترون يمثل الجيل الثاني 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 .

حيث أن الإلكترونات لديها شحنة سالبة وتكون كتلتها صغيرة جدا مع مقارنتها بكتلة النواة ، تتكون النواة من بروتونات ونترونات . وتتكون النترونات والبروتونات من جزيئات تتسم بشكلها الذي يشبه النقطة ويطلق عليها اسم الكواركات العلوية والسفلية .

الكواركات واللبتونات

يعتبر النموذج القياسي في فيزياء الجسيمات وقياس نتائج التجارب عن طريق الممارسة والتطبيق ، ويدلل النموذج القياسي على أن الكون المادي على سبيل المثال يكون مقام عن طريق جزء صغير أو محدود من الجزيئات التي تكون رئيسية ، الكواركات واللبتونات .

حيث أن الكواركات تكون متداخلة مع بعضها البعض عن طريق التفاعلات القوية من أجل عمل البروتونات والنيوترونات ، حيث أن اللبتونات لم يكن لها أي مشاركة في التفاعلات القوية ، ولا يمكن تفاعلها إلا عن طريق القوى الكهرومغناطيسية والنووية التي تتميز بالضعف .
كما أن الكوراكات تكون موجودة في ظروف تكون متعلقة بكافة الظروف العادية ، في حين أن اللبتونات يمكننا أن نلاحظها بشكلها الفردي .

ما هي شجرة العائلة تحت الذرية

تعتبر كل جسيمات المادة أو جزيئاتها الأساسية ، لحال لم يكن واضح أو معروف حيث أن جسيمات المادة صممت في ثلاثة عائلات أو أسر وهي:

الأسرة الأولى

تحتوي هذه الأسرة على كلا من عنصر الإلكترون ، والإلكترون نيوترينو ، والكوارك العلوي والسفلي ، حيث انها تخرج المادة على هيئة بروتونات ، ونترونات ، وإلكترونات .

الاسرة الثانية والثالثة

لكن جزيئات العائلة الثانية والعائلة الثالثة لا تعتبر جزء من المادة العادية ، حيث انه وجد في جزء العائلة الأول من العائلة الثانية في الكون ، ولكن سرعان ما بدأت بالتفكك؛ لكي تكون من الجسيمات التي تكون في العائلة الأولى .

إن نظرية فيزياء الجسيمات الحالية تظن أنه لم يكن موجود هناك أكثر من ثلاث عائلات من اللبتونات ، فإن هذا يرجع إلى البراهين والدلائل التجريبية التي تدل على أنه يوجد ثلاثة أنواع أو أنماط من النترونات ، ومن هنا يوجد ثلاث أسر لبتونات أيضا .

وأن الدلائل تظهر من نسبة أو مقدار توفر عامل الهيدروجين/الهيليوم التي تكون معروفة في الكون من خلال قياسها ، وبمجرد إنهاء محاكاة الوسائل التي تعمل على تكوين النوى من الانفجار الحادث ، فإن كمية أنواع النترونات يكون لها تأثير على وجود 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 .