Quarks and Leptons (쿼크와 렙톤)

[뽀야]

물질이라는 것은 두개의 기본적인 페르미온으로부터 만들어집니다. 페르미온은 쿼크와 렙톤을 말하는 것이죠. 쿼크라는 것은 소립자의 복합모델에서의 기본구성 입자의 한 종류입니다. 대부분의 물질은 양성자와 중성자로 이루어져 있는데, 이들이 다시 쿼크로 이루어져 있는 것입니다. 렙톤이란 것은 강한 상호작용을 하지 않는 소립자를 뜻합니다. 더 자세하게 살펴보겠습니다!

쿼크(Quarks)

출처:Wikimedia Commons

쿼크는 총 6가지 종류가 있습니다. up(위) 쿼크, down(아래) 쿼크, strange(야릇한) 쿼크, charm(맵시) 쿼크, bottom(바닥) 쿼크, top(꼭대기) 쿼크가 있으며, 이 여섯종류를 쿼크의 flavor(맛깔)이라고 합니다. 또, up과 down, strange와 charm, bottom과 top을 쌍으로 묶어서 각각 1세대, 2세대, 3세대라고 지칭하게 됩니다.

이런 쿼크들은 모두 질량을 가지고 있는데, 세대가 올라갈수록 질량도 커지게 됩니다. 1세대가 제일 가볍고, 3세대가 제일 무겁게 되죠. up쿼크가 가장 가벼운데, 전자의 무게의 3-6배 정도 무겁고, 가장 무거운 top쿼크는 양성자보다 180배 정도 무겁습니다.

또 쿼크에는 반쿼크(Antiquarks)라고 하는 것이 있습니다. 쿼크와 마찬가지로 6가지의 flavor가 있고, 쿼크의 flavor앞에 anti를 붙여주면 됩니다. antiup, antidown, antistrange 이런식으로 말이죠. 반쿼크는 말그대로 쿼크의 반입자이기 때문에, 반대된 부호의 전하를 가지고 있습니다.

각 mass와 charge, 그리고 spin은 위의 그림을 참조하시면 되겠습니다 :)

Baryon?

Baryon(바리온)은 세 개의 쿼크로 이루어진 페르미온입니다.

Mesons?

쿼크와 반쿼크로 이루어져있는데, 같은 수의 쿼크와 반쿼크가 존재합니다.

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렙톤(Leptons)

출처:Wikimedia Commons

렙톤도 마찬가지로 6가지의 종류가 있습니다. electron, muon, tau, 그리고 eletron neutrino, muon neutrino, tau neutrino가 있죠. 쿼크와 마찬가지로 이 여섯가지를 flavor로 표현하고, 또 비슷하게 electron과 electron neutrino, muon과 muon neutrino, tau와 tau neutrino를 묶어서 1세대, 2세대, 3세대로 지칭합니다.

Neutrino는 중성미자라고 불리는데, 이름에서 유추할 수 있듯이 전하가 0이고, 매우 작은 질량을 갖고 있지만 정확한 값은 아직 알려진 바가 없습니다. 전하를 띠고 있는 electron, muon과 tau는 쿼크와 마찬가지로 세대가 올라갈수록 무게가 증가합니다.

렙톤에도 반입자가 있습니다. 순서대로 양전자(Positron), 반뮤온(antimuon), 반타우(antitau), 전자 반중성미자(Electron antineutrino), 뮤온 반중성미자(muon antineutrino), 타우 반중성미자(tau antineutrino)라고 합니다.