Dodaj do listy

Jak zbudowana jest materia? Rodzaje cząstek elementarnych

O tym, ze świat składa się z atomów wie dzisiaj uczeń szkoły podstawowej. Trudno więc wyobrazić sobie, że do tego co dla nas jest oczywiste uczeni musieli dochodzić przez wiele setek lat. Teoria atomistyczna bowiem zaczęła obowiązywać dopiero w wieku dziewiętnastym kiedy to swoje poglądy na temat budowy materii przedstawił angielski uczony John Dalton. Wcześniej począwszy od czasów starożytnych próbowano ujednolicać poglądy na temat budowy materii otaczającej człowieka. Powstawało wiele teorii. Początkowo sadzono, ze cały świat i Wszechświat zbudowane są z czterech żywiołów. Były to: ziemia Ziemia trzecia w odległości od Słońca planeta Układu Słonecznego, oddalona od Słońca o ok. 149,6 mln km, piąta co do wielkości. Kształtem zbliżona do elipsoidy obrotowej powstałej w wyniku jej obrotowego ruchu,... Czytaj dalej Słownik geograficzny , powietrze, ogień i woda. Zagadkę stanowiło również to co było na początku istnienia świata. Ten początek wszystkiego nazwano "arche". Nie było jednak zgodności co do tego co naprawdę oznacza to słowo. Dla Malesa z Miletu i zwolenników jego nauki pierwszym żywiołem była woda i to właśnie z niej wywodzi się wszystko i wszystko się w niej skończy.

Inny pogląd na ten temat miał Anaksymenes, którego życie przypadało na szósty wiek przed nasza erą. Uważał on, że życie wzięło swój początek z powietrza i , że to właśnie ten żywioł stanowił początek wszystkiego. To tchnienie będące na początku w człowieku objawiło się w postaci duszy, która łączy człowieka z początkiem wszystkiego.

Anaksymenes uważał, że powstanie z powietrza całego świata i wszystkich zjawisk występujących na Ziemi było możliwe dzięki formowaniu się zagęszczeń i rozrzedzeń w pierwotnym układzie. Właśnie te stopniowe zagęszczenia spowodowały uformowanie się najpierw ognia , a potem kolejno wody i ziemi.

Z Anaksymenesem nie zgadzał się Heraklit z Efezu. Według niego początek wszystkiego stanowił ogień.

Po raz pierwszy pojęcie czegoś co przypominało późniejszy atom pojawiło się wśród uczonych starożytnej Grecji. Jednym z tych uczonych był Demokryt. Uważał on, że podstawową jednostką strukturalną całej materii są malutkie elementy charakteryzujące się ogromną różnorodnością zarówno kształtów jak i rozmieszczenia. Według Demokryta właśnie ta cecha odpowiedzialna była za różnorodność świata wokół nas.

Koncepcja atomistyczna nie została jednak podjęta przez uczonych średniowiecznych. Powrócił natomiast pogląd o tym, że to cztery Cztery Liczba cztery symbolizuje wszechświat materialny, cztery pory roku, cztery strony świata, cztery kwadry księżyca, cztery wiatry, cztery wieki ludzkości, cztery rzeki Hadesu, cztery konie Apokalipsy,... Czytaj dalej Słownik symboli literackich żywioły stanowią podstawę budowy całej materii. Były to złote czasy alchemii. Panował pogląd, że dwoma podstawowymi pierwiastkami są: rtęć i siarka. Natomiast wszystkie inne pierwiastki można utworzyć przez zmieszanie tych dwóch podstawowych w odpowiednich proporcjach. Nic więc dziwnego, że tak wielu ludzi parało się poszukiwaniem odpowiedniej proporcji na otrzymanie złota.

Jeżeli ciała nie były w całości utworzone przez któryś z pierwiastków wówczas nadawano im nazwę ziemi lub kryształu. Zależało to od twardości poszczególnych ciał.

W średniowieczu dysponowano także wiedzą na temat własności wody. Zdawano sobie sprawę, że w wodzie doskonale rozpuszcza się wiele substancji zarówno ciekłych jak i stałych. Nie znano jednak mechanizmu tego procesu i w związku z tym nie potrafiono wytłumaczyć od czego zależy to czy dana substancja jest w wodzie rozpuszczalna lub nie.

Wówczas tłumaczono fakt rozpuszczalności tym, ze woda stanowi jeden z pierwiastków.

W czasach średniowiecznych jednym z poznanych związków organicznych był alkohol. Zdawano sobie sprawę, że substancja ta obecna jest w winie i dlatego nadano mu nazwę "ducha wina". Czasy średniowieczne a konkretnie wiek dwunasty to okres identyfikacji jakże dzisiaj popularnego związku jakim jest kwas solny. Wyodrębnienie go i nadanie mu nazwy "ducha soli" to zasługi jednego ze średniowiecznych alchemików. Otrzymał on kwas solny ogrzewając siarczany w środowisku soli.

Po średniowiecznym pojęciem "duch"" mieścił się zatem związek , o którym sądzono , że wchodzi w skład danej substancji.

W czasach średniowiecznych nie funkcjonowało pojecie gazu jako odrębnego stanu skupienia. Takie rozróżnienie miało miejsce dopiero w wieku siedemnastym. Dokonał tego Jan Baptista.

Wraz z odkrywaniem coraz to nowych pierwiastków teoria, mówiąca, że świat składa się z czterech żywiołów stawała się coraz mniej przekonująca. Powoli zaczynało być oczywiste, że takich podstawowych cegiełek jest na świecie znacznie więcej.

Zaczęto także dociekać jakie własności substancji odpowiedzialne są za fakt, że pod wpływem ognia czy wody przekształcają się one w inne substancje. Na wyjaśnienie tego faktu powstawało wiele teorii. Wówczas najbliższa prawdy była chyba hipoteza niemieckiego lekarza G. Stahla według której istnieje nieznana substancja, która zawiera się w każdym ciele, w mniejszym lub większym stopniu. I to właśnie ta tajemnicza substancja jest odpowiedzialna za zachowanie się ciał w kontakcie z ogniem. Ów niemiecki lekarz ochrzcił tą substancję nazwa "flogiston".

Teoria o istnieniu flogistonu funkcjonowała w zasadzie do wieku osiemnastego, do momentu jak został odkryty tlen. Można było już wtedy wytłumaczyć proces spalania i nawet dzięki wynalezieniu przez Lavoisiera specjalnej metody obliczać masy produktów spalania.

Teoria atomistycznej budowy materii wracała w rozważaniach naukowych w wieku siedemnastym i osiemnastym. Ale mimo, że przez niektórych przyjmowana była z dużym entuzjazmem to w tamtym czasie nie odegrała większej roli w rozwoju nauki. Teoria atomistyczna wydawała się tak abstrakcyjna a samo [pojęcie atomu tak nienamacalne, że nie podejmowano żadnych eksperymentalnych prób zmierzenia się z tą teorią.

Tak naprawdę pomysł budowy świata z atomów powrócił dzięki dwóm uczonym o nazwiskach Boyle i Huygens. Boyle był autorem pracy, w której zawarł tezę, że materia zbudowana jest z malutkich elementów , niepodzielnych i o dużej twardości. Był przekonany także o tym ,że te elementy są niezniszczalne.

Rozpoczęły się także nieliczne prace eksperymentalne. I mimo, że ogólnie przyjęto tą tezę za prawdziwą to niektórzy odnosili się do niej z dużym sceptycyzmem.

Dopiero Dalton wykazał, że wszystkie poznane do tamtej pory prawa chemiczne można wytłumaczyć korzystając z pojęcia atomu. Należy tylko odpowiednio zdefiniować ten termin. I tak idąc za ciosem sformułował trzy wnioski dotyczące atomu. Według niego mianowicie:

- Podstawą budowy wszystkich substancji na świecie są niezmiernie małe cząstki, które są niepodzielne i zachowują swoje indywidualne cechy we wszystkich przemianach chemicznych.

- Wszystkie atomy danego pierwiastka mają identyczne własności . Dotyczy to m.in. masy atomu. Natomiast pomiędzy atomami różnych pierwiastków występują istotne różnice także w masie.

- Na skutek tego, ze atomy różnych pierwiastków mogą łączyć się ze sobą dochodzi do powstawania związków chemicznych. I dodatkowo stosunki chemiczne poszczególnych pierwiastków w danym związku są określone i stałe. Podczas reakcji chemicznej w której dochodzi np. do powstawania związku chemicznego atomy pierwiastków nie zmieniają swoich mas.

Na podstawie założeń Daltona możliwe stało się wyjaśnienie wielu wcześniej sformułowanych praw. Jednym z nich było prawo zachowania masy. Prawo to można wytłumaczyć, zakładając tak jak Dalton, że atomy podczas łączenia się w związek chemiczny nie zmieniają swojej masy. Prawo to znane było już wcześniej , a zostało sformułowane w wieku siedemnastym przez van Helmonta i niezależnie przez Łomonosowa w połowie wieku osiemnastego.

Według prawa zachowania masy suma mas produktów, które powstały w wyniku danej reakcji chemicznej jest równa sumie mas substratów, które w tej reakcji uczestniczyły.

Natomiast kolejne z założeń Daltona mówiące, że w danej substancji liczba atomów jednego pierwiastka odpowiada ściśle określonej liczbie atomów drugiego pierwiastka pozwala na wyjaśnienie prawa stosunków stałych . Zostało ono wprowadzone do nauki w roku 1779 przez Prousta. Dokładne brzmienie tego prawa jest następujące: Stosunek ilości wagowych pierwiastków wchodzących w skład danego związku chemicznego jest stały.

Na podstawie wyników swoich badań Dalton założył jeszcze jedną bardzo ważną rzecz. Mianowicie stwierdził, że jeśli dwa konkretne pierwiastki łącząc się ze sobą tworzą więcej niż jeden związek chemiczny to w tych związkach stała ilość atomów jednego z pierwiastków odpowiada w każdym związku innej liczbie atomów drugiego pierwiastka.

tych związków na stałą liczbę atomów jednego pierwiastka będzie przypadała inna liczba atomów drugiego z pierwiastków.

Na podstawie tego założenia i licznych doświadczeń doszło w roku 1808 do sformułowania prawa stosunków wielokrotnych. Prawo to mówi, że jeśli dwa pierwiastki tworzą wspólnie więcej niż jeden związek, to ilości wagowe jednego z pierwiastków łączące się z taką samą ilością wagową drugiego z pierwiastków mają się do siebie jak proste liczby naturalne.

Poza tymi trzema prawami duży wpływ na rozwój chemii miało prawo sformułowane przez Gay - Lussaca. Prawo to zwane jest prawem stosunków objętościowych i mówi, że objętości gazowych substratów reakcji chemicznej mierzone w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia mają się do siebie jak proste liczby naturalne.

Ciągle jednak pojęcie atomu wydawało się naukowcom szalenie odległe. Ogromną rolę w jego przybliżeniu odegrały niewątpliwie prace Avogadra. Według tego uczonego można zrobić założenie, że w pudełku , w którym znajduje się jakikolwiek gaz, w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia znajduje się zawsze taka sama ilość cząsteczek.

Założenie to dzisiaj znane jest pod pojęciem hipotezy Avogadra. Na początku hipoteza Avogadra wydawała się wielu naukowcom nie do przyjęcia. Wielkim sceptykiem okazał się nawet sam Dalton. Jednak przeprowadzone kolejne doświadczenia dowiodły, że twierdzenie postawione przez Avogadra jest słuszne.

Wkrótce koncepcja atomu i cząsteczki została przyjęta także przez fizyków. Dzięki tej teorii udało im się wyjaśnić wiele własności gazów.

Gdy teoria atomistyczna stała się już powszechnie uznawana naukowcy za cel postawili sobie oszacowanie masy pojedynczego atomu, żeby "ucieleśnić" do tej pory teoretyczne pojęcie jakim był atom.

Aby tego dokonać można było przeprowadzić miedzy innymi taki hipotetyczny eksperyment. Na początku należy poczynić założenie, że dysponujemy takim pudełkiem, które mieści ilość danego gazu , której masa jest równa masie cząsteczkowej tego gazu. Jeżeli przeprowadzimy eksperyment w zerowej temperaturze i pod ciśnieniem wynoszącym jedną atmosferę wówczas możemy mieć pewność, że w pudełku znajdzie się zawsze taka sam liczba cząsteczek .I to niezależnie od rodzaju gazu. Wiadomo nawet dokładnie ile ich będzie. Mianowicie tyle ile wynosi liczba Avogadra. Liczba Avogadra odgrywa bardzo ważną rolę w większości obliczeń chemicznych . jej wartość to .

To doświadczenie pozwala w pewnym stopniu na wyobrażenie sobie jakie małe muszą być rozmiary atomu. Jednak nadal nie potrafiono obliczyć jego masy. Pierwsze poprawniejsze oszacowania pojawiły się dopiero na początku dziewiętnastego wieku. Wtedy to swoje doświadczenia przeprowadzał Thomas Young. Przeprowadzał on pomiary napięcia powierzchniowego wody. Przyjmował założenie, że siła odpowiedzialna za napięcie powierzchniowe musi mieć jakiś związek z zasięgiem oddziaływań między cząsteczkami. Dzięki tym wynikom oszacował, że wielkość cząsteczek wody musi mieścić się w przedziale od 5 - 25 miliardowych centymetra.

Tak więc przyjmując założenia Daltona można było wierzyć, że atom stanowi najmniejszą część materii. Skoro jest najmniejszym elementem zatem nie powinien wykazywać żadnej struktury wewnętrznej. Powoli jednak zaczęło się okazywać , że jest to stwierdzenie błędne.

Był to fakt bardzo zaskakujący i dla niektórych trudny do przyjęcia. Nie tak dawno bowiem zostało udowodnione, że atomy naprawdę istnieją i budują otaczający świat a tu okazuje się, że na tym jeszcze się nie kończy. Że są elementy jeszcze mniejsze niż atom.

Na podstawie przeprowadzanych eksperymentów można było stwierdzić z całą stanowczością, że budowa atomu jest bardzo skomplikowana. Najwcześniej poznanym składnikiem atomu był elektron. Dziś wiemy, że jest to cząstka obdarzona ładunkiem ujemnym, o masie około 2000 razy mniejszej od masy protonu. Elektron został odkryty niejako przy okazji. Mianowicie wówczas modne były promienie katodowe i wielu naukowców zajmowało się ich badaniem.

Promienie katodowe emitowane są w rurkach próżniowych przez metalową katodę, ujemnie naładowaną. Promieni katodowych nie można zobaczyć gołym okiem, ale okazuje się, że ich działanie można zobaczyć na kliszy fotograficznej czy też ocenić na podstawie wywołanej fluorescencji niektórych substancji takich jak np. siarczek cynku.

I właśnie badaniem takich promieni katodowych zajmował się m.in. Thomson pod koniec dziewiętnastego wieku. Zaobserwował on, że promienie te ulegają odchyleniu w polu elektrycznym i magnetycznym . Sposób odchylenia świadczy o tym, że promienie katodowe to w istocie strumień ujemnie naładowanych cząstek. Początkowo cząstki te zostały nazwane korpuskułami, ale wkrótce Lorentz zasugerował nazwę "elektron" i tak elektron został elektronem po dzień dzisiejszy.

W roku 1897 na podstawie wyników badań uzyskanych przez Thomsona udało się wyznaczyć stosunek ładunku elektrycznego elektronu do jego masy. Wyliczony stosunek wynosi . Okazuje się, że stosunek ten w żaden sposób nie zależy od materiału, z którego wykonana jest katoda, ani też od rodzaju gazu, którego zawsze jakieś resztki występują w rurce próżniowej.

Później stosunek o identycznej wartości udało się wyznaczyć dla elektronów uzyskanych w inny sposób, mianowicie na drodze naświetlania promieniami ultrafioletowymi powierzchni metalu.

Kolejnym krokiem było wyznaczenie wartości ładunku elektrycznego elektronu. Udało się to w roku 1913 Millikanowi. Wartość ładunku elektronu wynosi . Jest to najmniejsza wartość ładunku, jaka występuje w przyrodzie. Wszystkie inne ładunki są wielokrotnością ładunku elektronu. Dlatego też ładunek elektronu został nazwany ładunkiem elementarnym.

Promienie katodowe podczas przechodzenia przez środowisko gazowe w bańce katodowej generują jeszcze inny rodzaj Rodzaj jednostka systematyczna - jedna z kategorii w systemie klasyfikacji roślin i zwierząt, wyższa od gatunku, a niższa od rodziny, np. rodzaj szczur obejmuje gatunki: szczur śniady, szczur wędrowny; rodzaj... Czytaj dalej Słownik biologiczny promieniowania. Zostało ono nazwane promieniowaniem kanalikowym. Kierunek rozchodzenia się tego promieniowania jest przeciwny do kierunku rozchodzenia się strumienia elektronów. Badając sposób odchylenia się wiązki promieni kanalikowych w polu elektrycznym i magnetycznym uczeni doszli do wniosku, że muszą to być cząstki obdarzone ładunkiem dodatnim.

Także dla tych cząstek obliczono stosunek ładunku do masy i okazało się , że jest on wielokrotnie mniejszy niż w przypadku elektronu. Ponadto okazało się, że stosunek ten zależy od gazu znajdującego się w rurce . Dzięki tym informacjom stwierdzono, ze promieniowanie kanalikowe to strumień dodatnich jonów powstałych w wyniku oderwania elektronów od elektrycznie obojętnych atomów.

Do jonizacji dochodzi wówczas gdy cząsteczki gazu zderzają się z elektronami promieniowania katodowego.

Kiedy pod koniec dziewiętnastego wieku odkryto , że niektóre atomy nie są trwałe i rozpadają się doprowadzając do powstania innych atomów zaczęto badać cząstki emitowane podczas takich procesów. Pierwsza odkrytą cząstką była cząstka α. Badaniem strumienia tych cząstek zajmował się wówczas uczony o nazwisku Rutherford. Jedno z doświadczeń polegało na przepuszczaniu tychże strumieni przez bardzo cienkie folie wykonane z różnych metali , w tym ze złota. Wyniki tego eksperymentu okazały się zaskakujące. Mianowicie uczony stwierdził, że wprawdzie większość cząstek przechodzi bez trudu przez folie, ale niektóre ulegają odbiciu od folii.

Wytłumaczenie tego faktu było tylko jedno. Mianowicie aby doszło do tak silnych odchyleń to cząstka alfa musiała ulec zderzeniu z obiektem o porównywalnej masie .Ponadto wywnioskował także , że obiekty te muszą mieć ładunek dodatni ponieważ odbijają dodatnie cząstki alfa. Zderzenia te były bardzo nieliczne i stąd z kolei można było wnioskować, że te obiekty mają rozmiary bardzo małe w porównaniu z rozmiarami atomów.

Były to fakty wystarczające do podważenia istniejącej wówczas teorii budowy atomu, która zakładała jego bardzo jednolitą budowę.

Dzięki otrzymanym wynikom Rutherford mógł stworzyć nowy model atomu zwany modelem jądrowym. Według tego modelu w centrum atomu znajduje się jądro dodatnio naładowane. Jądro to stanowi prawie całą masę atomu. Dookoła jądra zaś krążą ujemnie naładowane elektrony. Ponieważ atom jest elektrycznie obojętny dlatego też całkowity ładunek elektronów musi zobojętniać ładunek dodatni jądra atomowego. Model jądrowy atomu przypomina Układ Słoneczny. Elektrony krążą w nim po orbitach tak jak planety wokół Słońca.

Osiem lat po zidentyfikowaniu jądra atomowego ten sam uczony poczynił kolejny krok ku poznaniu struktury atomu. Mianowicie udało mu się rozbić jądro azotu na dwa mniejsze jądra, z których jedno stanowiło jądro wodoru. Uczony przypuszczał, że to jądro wodoru jest najmniejsza częścią składową wszystkich innych jąder. Upadła więc hipoteza o niepodzielności jąder atomowych.

Dodatkowo Rutherford sądził, że w skład jader atomowych oprócz cząstek naładowanych dodatnio wchodzą także cząstki elektrycznie obojętne. Zatem cząstki te nie wnoszą przyczynku do całkowitego ładunku atomu, ale maja duży udział w jego masie. Zaproponował dla nich nazwę neutrony. Jednak to nie Rutherford dokonał identyfikacji tych cząstek . Uczonym, który potwierdził eksperymentalnie istnienie neutronów był asystent Asystent pomocniczy pracownik naukowy na wyższej uczelni lub w instytucie naukowo-badawczym.
Czytaj dalej Słownik wyrazów obcych
Rutherforda, J. Chadwick. Miało to miejsce w roku 1932.

Od tego momentu wydawało się, że znana jest cała struktura materii, że odkryto już jej najmniejsze cegiełki czyli proton, neutron i elektron. Nazwano je cząstkami elementarnymi.

Od tamtego czasu jednak pogląd na pojęcie cząstek elementarnych wielokrotnie się zmieniał. Wraz bowiem z odkrywaniem nowych technik badawczych okazywało się, że cząstki w danym momencie uważane za elementarne wcale elementarnymi nie są.

Zobaczmy więc jakie cząstki elementarne wyróżnia się przy obecnym stanie wiedzy.

Wszystkie cząstki materii zostały podzielone na rodziny. To do której rodziny dana cząstka należy zależy od rodzaju oddziaływań a także od wartości jej spinu.

Wydaje się przynajmniej na obecny stan wiedzy, że wszystko co nas otacza można wyjaśnić i opisać w kategoriach sześciu cząstek i oddziaływań jakie zachodzą między nimi. Są to zatem cząstki materii czyli elektron, proton, neutron i neutrino oraz nośniki oddziaływań czyli fotony i grawitony. Okazuje się jednak, że niektóre z tych cząstek mają strukturę wewnętrzną. Nie są zatem niepodzielne czyli nie powinny zaliczać się do cząstek elementarnych. Sytuacja taka dotyczy protonów i neutronów. Odkryto bowiem, że podstawowym elementem ich budowy są kwarki. Jednak ze względów historycznych protony i neutrony także przyjęło się nazywać cząstkami elementarnymi.

Według obowiązującego ciągle modelu standardowego można wyróżnić cztery rodzaje oddziaływań. Są to : oddziaływania grawitacyjne, siły koloru, słabe oddziaływania jądrowe i oddziaływania elektromagnetyczne.

Model ten również podaje, że prawdziwymi cząstkami elementarnymi są leptony i kwarki oraz bozony przenoszące oddziaływania.

Kwarki zostały odkryte stosunkowo niedawno. Za model kwarków dwaj uczeni : Gell i Mann otrzymali w 1969 roku Nagrodę Nobla.

Ze względu na cechę kwarków zwaną zapachem dzieli się je na następujące odmiany: górny, dolny, dziwny, powabny, szczytowy i spodni. Kwarki występują również w trzech odmianach koloru: czerwonym, niebieskim i zielonym.

Wszystkie kwarki mają połówkowe spiny. Są obdarzone ładunkiem elektrycznym, który ma mniejszą wartość od ładunku elektronu. Przeczyłoby to wcześniejszemu twierdzeniu, że ładunek elektronu jest najmniejszym ładunkiem występującym w przyrodzie. Jednak ta sprzeczność jest tylko pozorna. Nigdy bowiem nie zidentyfikowano pojedynczego kwarka. Zawsze wchodzą one w skład innych cząstek, tak, że sumaryczny ładunek układu jest całkowity.

Kwarki oddziałują ze sobą za pomocą tzw. gluonów. Dla kwarków charakterystyczne jest , że nie mogą one istnieć samodzielnie. Mogą występować jedynie jako element strukturalny barionów i mezonów.

Wszystkie bariony zbudowane są z trzech kwarków. Najważniejszymi z nich są proton i neutron. Proton zbudowany jest z dwóch kwarków górnych i jednego dolnego a neutron z dwóch dolnych i jednego górnego.

W skład mezonów natomiast wchodzą pary: kwark i odpowiednia antycząstka czyli antykwark. Mezony są cząstkami o całkowitych spinach. Jest to cecha kwalifikująca je do grupy cząstek zwanych bozonami. Jeśli chodzi o ładunek mezonów to nie jest to ich jednolita cecha. Mogą mieć zarówno jednostkowy ładunek ujemny jak i dodatni. Niektóre mogą być całkiem pozbawione ładunku. Mezony biorą udział w wiązaniach nukleonów w jądrze.

Bariony i mezony są cząstkami oddziałującymi silnie, należą więc do grupy cząstek zwanych hadronami. Pomimo tego, że ich elementami składowymi są barwne kwarki o połówkowych spinach to ładunek hadronów jest zawsze całkowity i nie mają one koloru

Oprócz kwarków do cząstek elementarnych zaliczane są leptony. Do leptonów zalicza się: elektrony, miony, taony oraz neutrina. Mion jest cząstką dużo cięższą od elektronu, jego masa wynosi ponad 206 mas elektronowych. Jest to cząstka bardzo nietrwała. Rozpada się z utworzeniem elektronu, antyneutrina elektronowego i neutrina mionowego.

Najcięższym leptonem jest taon. Ma on masę i ładunek podobne do elektronu. Jednak w porównaniu z nim charakteryzuje się bardzo małą trwałością. Z tego właśnie powodu został zidentyfikowany dopiero w roku 1975.

Zarówno elektronowi jak i mionowi i taonowi odpowiadają neutrina. I tak elektronowi odpowiada neutrino elektronowe, mionowi neutrino mionowe a taonowi neutrino taonowe.

Neutrina są cząstkami nie posiadającymi ładunku elektrycznego. Wartość ich spinu to wynosi ½. Są to cząstki bardzo przenikliwe, a głównym ich źródłem we Wszechświecie są reakcje jądrowe zachodzące na Słońcu. Na Ziemi zaś neutrina otrzymuje się podczas reakcji rozszczepienia jądrowego. Po raz pierwszy udało się je zidentyfikować w roku 1956. Miało to miejsce podczas eksperymentów przeprowadzanych w Stanach Zjednoczonych w Savannah River. Badania prowadzone były w sąsiedztwie reaktora jądrowego .

Podejrzewa się, że neutrina mają masę, ale jest ona bardzo mała. Problem ten nie został jeszcze ostatecznie rozwiązany i ciągle budzi duże emocje wśród naukowców.

W żadnych przeprowadzanych eksperymentach nie udało się wyznaczyć masy neutrina, ale założenie że faktycznie są one obdarzone masą jest w pewnej sytuacji konieczne. Dotyczy to zjawiska oscylacji neutrin.

Neutrina są cząstkami wykazującymi oddziaływania słabe oraz oddziaływania grawitacyjne, oczywiście pod warunkiem , że posiadają masę.

Ze względu na połówkowe spiny leptony zaliczane są do grupy cząstek zwanych fermionami.