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轻子

有或无电荷的基本粒子

轻子（lepton）是指不参与强相互作用的自旋为 ћ/2 的费米子。轻子包括电子、μ子、τ粒子和与之相应的中微子（νe、νμ和ντ以及它们的反粒子）。电子e－、μ－和τ－粒子的质量分别为0.51兆电子伏、105.66兆电子伏和1,776.99兆电子伏，它们都带有一个单位的负电荷。它们的反粒子e+、μ+和τ+带有一个单位的正电荷。中微子及其反粒子不带电，是中性粒子，近年来实验结果表明中微子具有非零的静质量。

轻子与夸克
关于物质的基本组元和它们之间相互作用的实验和理论研究，已经揭示了粒子物理世界的许多奥秘。我们已经知道，构成一切物质的基本砖块有两大家族：轻子和夸克，它们都是费米子。传递夸克、轻子之间相互作用的是规范玻色子，光子传递电磁力，胶子传递强力，W和Z传递弱力。
轻子家族
轻子家族的粒子有六种味，它们具有以下两个重要性质：
(1)轻子不参与强力的相互作用，只受电磁力和弱力的影响；
(2)轻子数守恒，即轻子只能以粒子反粒子成对地产生或湮灭，总的轻子数（轻子数目减去反轻子数目）在已知的一切物理过程中保持不变。
已知的六种味的轻子成对出现，每一对包括一种荷电轻子和一种被称为中微子的中性轻子。
轻子数守恒
轻子参与的所有弱相互作用和电磁相互作用过程中，发现存在一个守恒的量子数，称为轻子数。电子e－、μ－和τ－粒子的轻子数为+1，相应的反粒子的轻子数为－1。对所有的反应过程，轻子数的代数和在反应前后不变，并且电子轻子数、μ子轻子数和τ子轻子数也分别保持不变。与电荷守恒不同，电荷守恒与电磁相互作用相联系，而轻子数守恒没有已知的相互作用为根据，只是实验上发现它总是守恒。
实验发现
1962年实验上发现存在两种中微子νe和νμ，它们分别与电子和μ子相联系，因此轻子数守恒又分解为电子数（e－和νe粒子数减去e+和νe粒子数）和μ子数（μ－和νμ粒子数减去μ+和νμ粒子数）分别守恒。1975年M.佩尔等在e+e－对撞实验中发现了一个新的轻子τ，它带负电或正电，衰变成μ子或电子和两个中微子。它的质量为1,776.99兆电子伏，接近质子质量的两倍，所以又称重轻子。2000年实验上发现了与τ粒子相应的中微子ντ。同样，在轻子参与的所有过程中，τ轻子数也是守恒的。除τ粒子外，前二类轻子（e、νe和μ、νμ）的性质已有较充分的研究，它们的性质非常类似，仅质量有很大差别，解释这个现象是粒子物理学理论中的一个尚待解决的重要课题。
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