素粒子

電子やクォークには明確な構造がなく、小さくしたり分離したりすることはできない。 そのため、「素粒子」と呼ぶのが妥当です。過去には、陽子のような粒子に誤ってこの名前が付けられていましたが、実際はクォークを含む複雑な粒子なのです。

電子とクォークは、同じ素粒子でもいくつかの点で異なっています。

同じ素粒子でも、電子とクォークはいくつかの点で異なっている。クォークは原子核の中で一緒に核子を形成しているが、電子は一般に原子の周辺を回っている。 実際、電子はクォークと区別され、レプトンと呼ばれる素粒子群に分類されている。 レプトンは、クォークが何種類かあるように、何種類かある(後述するクォークと反クォークを参照)。 しかし、陽子と中性子を作るのに必要なクォークは2種類だけで、これと電子ともう1つの素粒子で、日常世界を作るのに必要なすべての構成要素が揃います。 最後に必要なのは、ニュートリノと呼ばれる電気的に中性の粒子である。

ニュートリノの性質と検出方法について知る

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ニュートリノは電子のように原子内に存在していませんが、ある種の放射能崩壊において重要な役割を担っています。 ベータ崩壊として知られる、ある種の放射能の基本的な過程では、中性子が陽子に変化する。 この変化の際に、中性子は1単位の正の電荷を獲得する。 ベータ崩壊の過程で全体の電荷を一定に保ち、電荷保存の基本的な物理法則に従うために、中性子は負に帯電した電子を放出しなければなりません。 さらに、中性子は質量と電荷をほとんど持たないニュートリノ(厳密には反ニュートリノ)を放出する。 ベータ崩壊は、不安定な原子核がより安定になるために起こる遷移において重要であり、このためニュートリノは物質の性質を確定するために必要な要素となっています。

ニュートリノは電子と同じくレプトンに分類され、一見するとクォーク2個とレプトン2個の4種類の素粒子しか存在しないように見えます。 しかし、クォークという概念が確立するずっと前の1930年代に、物質はもっと複雑であることが明らかになったのです。