Lepton

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Dieser Artikel befasst sich mit der Klasse von Elementarteilchen. Zur gleichnamigen griechischen Münze siehe Lepton (Münze).

Mit Leptonen (von gr. λεπτος (leptos) = leicht, fein) bezeichnet man eine Klasse von Elementarteilchen, von denen man annimmt, dass sie zusammen mit den Quarks und den Eichbosonen die fundamentalen Bausteine bilden, aus denen sich die Materie zusammensetzt. Dies wird im Standardmodell der Elementarteilchen der Physik beschrieben.

Historisch ist der Name Lepton in Abgrenzung zu zwei anderen Teilchenklassen gewählt, und zwar den Mesonen („mittelgewichtig“) und den Baryonen („schwergewichtig“). Diese stellten sich jedoch als nichtelementar, sondern aus je 2 Quarks (Mesonen) bzw. je 3 Quarks (Baryonen) zusammengesetzt heraus. Des Weiteren handelt es sich mitnichten nur um "leichte" Teilchen. So ist beispielsweise das Tau etwa doppelt so schwer wie ein Proton. Zum Zeitpunkt der Namensgebung war das Tau allerdings noch unbekannt.

Insgesamt gibt es 6 Leptonen, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften in drei Generationen aufgeteilt werden. In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der Leptonen zusammengefasst.

Name	Symbol	Elektrische Ladung	(Ruhemasse · c²) in MeV	Lebensdauer in s	Generation
Elektron	$e$	−1	0,511	$\infty$ (stabil)	1
Elektron-Neutrino	$ν e$	0	< 0,46 · 10⁻⁴	$\infty$ (stabil)	1
Myon	$μ$	−1	105,66	2,197 · 10⁻⁶	2
Myon-Neutrino	$ν μ$	0	< 5	$\infty$ (stabil)	2
Tauon	$τ$	−1	1777	3,4 · 10⁻¹³	3
Tauon-Neutrino	$ν τ$	0	< 164	$\infty$ (stabil)	3

Leptonen unterliegen der schwachen Wechselwirkung und der Gravitation. Sofern sie eine elektrische Ladung tragen, wechselwirken sie auch durch die elektromagnetische Wechselwirkung.

Elektron, Myon und Tauon tragen eine negative Elementarladung. Die Neutrinos sind nicht geladen, unterscheiden sich aber durch ihren Flavour (e, $μ$ oder $τ$ ). Zu jedem Lepton existiert ein Antiteilchen. Die Anti-Neutrinos haben keine elektrische Ladung, die elektrische Ladung der Antiteilchen von Elektron, Myon und Tauon ist eine positive Elementarladung.

Für den Fall, dass die Flavour-Eigenzustände nicht den Massen-Eigenzuständen der Neutrinos entsprechen, ist der Flavour keine Erhaltungsgröße mehr. Für ein Neutrino, das im Eigenzustand e erzeugt wurde, gibt es nach einer gewissen Zeit eine Wahrscheinlichkeit, auch im Zustand $μ$ oder $τ$ nachgewiesen zu werden (Neutrinooszillationen). Dieses Modell kann das Defizit des auf der Erde gemessenen Flusses der Sonnen-Neutrinos erklären (Solares Neutrinodefizit). Diesen Ergebnissen zufolge haben Neutrinos eine Ruhemasse größer Null.