Mostrar código-fonte de Lépton

{{Reciclagem|data=julho de 2022}}
{{Ver desambig|prefixo=Se procura|a antiga moeda de cobre|Lépton (moeda)}}
{| class="wikitable" style="text-align: center;float:right"
|+Gerações da matéria
! colspan="2" |Categorias de [[Férmion]]s
! colspan="3" |[[Geração (física)|Geração]] das [[Partícula elementar|partículas elementares]]
|-
| '''Tipo'''
|'''Subtipo'''
|'''Primeira'''
|'''Segunda'''
|'''Terceira'''
|-
| rowspan="2" |'''[[Quarks]]'''
|'''tipo down'''
|[[Quark|down]]
|[[Quark strange|strange]]
|[[Quark bottom|bottom]]
|-
|'''tipo up'''
|[[Quark up|up]]
|[[Quark charm|charm]]
|[[Quark top|top]]
|-
| rowspan="2" |'''[[Léptons]]'''
|'''carregado'''
|[[elétron]]
|[[múon]]
|[[tau]]
|-
|'''neutro'''
|[[neutrino de elétron]]
|[[neutrino de múon]]
|[[neutrino do tau]]
|}
Em [[física de partículas]], um {{PBPE|lépton|leptão}} é uma [[partícula elementar]] de [[spin]] semi-inteiro (spin 1/2) que não sofre [[Força forte|interações fortes]].<ref>{{citar enciclopédia|url=https://www.britannica.com/EBchecked/topic/336940/lepton|título=Lepton (physics)|enciclopédia=[[Encyclopædia Britannica]]|acessodata=29-09-2010}}</ref> Existem duas classes principais de léptons: léptons [[Carga elétrica|carregados]], também conhecidos como léptons do tipo [[elétron]], e léptons neutros (também conhecidos como [[neutrino]]s). Léptons carregados podem combinar-se com outras partículas para formar partículas compostas como os [[átomo]]s, enquanto que os [[neutrino]]s interagem fracamente com outras partículas. O lépton mais conhecido é o elétron.

Há seis tipos, ou [[Sabor (física)|sabores]], de léptons, agrupados em três [[Geração (física)|gerações]].<ref name="HyperphysicsLepton2">{{citar web|primeiro=R.|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/lepton|título=Leptons|publicado=[[Georgia State University]], Department of Physics and Astronomy|autor=Nave|acessodata=29 de setembro de 2010}}</ref> A primeira geração de léptons, também chamada de léptons eletrônicos, compreende o elétron (e<sup>−</sup>) e o [[neutrino do elétron]] (ν<sub>e</sub>); a segunda são os léptons muônicos, que compreendem o [[Muão|múon]] (μ<sup>-</sup>) e o [[neutrino do múon]] (ν<sub>μ</sub>); e&nbsp;a terceira são os léptons tauônicos, que envolvem os [[Tau (partícula)|taus]] (τ<sup>−</sup>) e o [[neutrino do tau]] (ν<sub>τ</sub>). O elétron tem a menor massa de todos os léptons carregados. Os múons e taus rapidamente decaem em elétrons. Portanto, o elétron é estável e é o lépton carregado mais comum no [[Universo]], enquanto que múons e taus são produzidos apenas em colisões de [[Física de altas energias|altas energias]] (como as que envolvem [[Raio cósmico|raios cósmicos]] ou nas colisões em [[Acelerador de partículas|aceleradores de partículas]]).

Os léptons têm várias propriedades intrínsecas como carga elétrica, spin e [[massa]]. Diferentemente dos [[quark]]s, léptons não são sujeitos à [[Força forte|força nuclear forte]], mas interagem por meio da gravidade e da força fraca. Os léptons carregados interagem também por meio da [[Eletromagnetismo|força eletromagnética]].

Para cada sabor de lépton, há sua correspondente [[antipartícula]], conhecida como ''antilépton'', que difere do lépton apenas em algumas de suas propriedades que têm a [[Simetria C|mesma magnitude mas sinais opostos]]. De acordo com certas teorias, neutrinos [[Férmion de Majorana|podem ser sua própria antipartícula]].

O primeiro lépton carregado, o elétron, foi teorizado em meados do [[século XIX]] por muitos cientistas<ref name="farrar2">{{citar periódico |título=Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter |número=3 |primeiro=W. V. |autor=Farrar |ano=1969 |page=243–254 |doi=10.1080/00033796900200141 |volume=25 |periódico=[[Annals of Science]]}}</ref><ref name="arabatzis2">{{citar livro|url=https://books.google.com/books?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70|título=Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities|autor=Arabatzis|primeiro=T.|publicado=[[University of Chicago Press]]|isbn=978-0-226-02421-9|ano=2006|page=70–74}}</ref><ref name="buchwald12">{{citar livro|url=https://books.google.com/books?id=1yqqhlIdCOoC&pg=PA195|título=Histories of the Electron: The Birth of Microphysics|autor1=Buchwald|primeiro=J. Z.|último2=Warwick|primeiro2=A.|publicado=[[MIT Press]]|isbn=978-0-262-52424-7|ano=2001|page=195–203}}</ref> e foi descoberto em 1897 por [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]].<ref name="thomson2">{{citar periódico |url=http://web.lemoyne.edu/~GIUNTA/thomson1897.html |título=Cathode Rays |número=269 |primeiro=J. J. |autor=Thomson |ano=1897 |page=293 |doi=10.1080/14786449708621070 |volume=44 |autorlink=J. J. Thomson |periódico=[[Philosophical Magazine]]}}</ref> O próximo lépton a ser observado foi o [[Muão|múon]], descoberto por [[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]] em 1936, que foi classificado como um [[méson]] na época.<ref>{{citar periódico |url=https://authors.library.caltech.edu/8618/1/NEDpr37.pdf |título=Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles |número=10 |último2=Anderson |primeiro2=C. D. |ano=1937 |page=884–886 |bibcode=1937PhRv...51..884N |doi=10.1103/PhysRev.51.884 |volume=51 |primeiro1=S. H. |último1=Neddermeyer |periódico=[[Physical Review]]}}</ref> Após investigações descobriu-se que o múon não tinha as propriedades de um méson e, além disso, se comportava como um elétron mas com massa maior. Foi só em 1947 que o conceito de “lépton” como família de partículas foi proposto.<ref name="LAS2">{{citar periódico |url=http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?25-02.pdf |título=The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist |ano=1997 |page=3 |volume=25 |periódico=[[Los Alamos Science]] |acessodata=2010-02-10}}</ref> O primeiro neutrino, o neutrino do elétron, foi proposto por [[Wolfgang Pauli]] em 1930 para explicar certas características do decaimento beta.<ref name="LAS3">{{citar periódico |url=http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?25-02.pdf |título=The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist |ano=1997 |page=3 |volume=25 |periódico=[[Los Alamos Science]] |acessodata=2010-02-10}}</ref> Foi observado no experimento Cowan-Reines neutrino ([[:en:Cowan–Reines_neutrino_experiment|Cowan-Reines neutrino experiment]]), conduzido por [[:en:Clyde_Cowan|Clyde Cowan]] e [[Frederick Reines]] em 1956.<ref name="LAS4">{{citar periódico |url=http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?25-02.pdf |título=The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist |ano=1997 |page=3 |volume=25 |periódico=[[Los Alamos Science]] |acessodata=2010-02-10}}</ref><ref>{{citar periódico |título=The Neutrino |número=4531 |último2=Cowan |primeiro2=C.L., Jr. |ano=1956 |page=446 |bibcode=1956Natur.178..446R |doi=10.1038/178446a0 |volume=178 |primeiro1=F. |último1=Reines |periódico=[[Nature (journal)|Nature]] |s2cid=4293703}}</ref> O neutrino do múon foi descoberto em 1962 por [[Leon Max Lederman|Leon M. Lederman]], [[Melvin Schwartz]], e [[Jack Steinberger|Jack Steinberge]],<ref name="slac.stanford.edu2">{{citar periódico |url=http://inspirehep.net/search?p=PRLTA,9,36 |título=Observation of high-energy neutrino reactions and the existence of two kinds of neutrinos |número=1 |primeiro=G. |autor=Danby |ano=1962 |page=36 |bibcode=1962PhRvL...9...36D |doi=10.1103/PhysRevLett.9.36 |volume=9 |numero-autores=etal |periódico=[[Physical Review Letters]]}}</ref> e a descoberta do tau entre 1974 e 1977 por [[Martin Lewis Perl]] e seus colegas do [[Centro de Aceleração Linear de Stanford|Stanford Linear Accelerator Center]] (Acelerador Linear de Stanford) e [[Laboratório Nacional Lawrence Berkeley|Lawrence Berkeley National Laboratory]] (Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley).<ref>{{citar periódico |título=Evidence for Anomalous Lepton Production in {{SubatomicParticle|Positron}}{{SubatomicParticle|Electron}} Annihilation |número=22 |primeiro=M. L. |ano=1975 |page=1489 |bibcode=1975PhRvL..35.1489P |doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489 |volume=35 |autor1=Perl |numero-autores=etal |periódico=[[Physical Review Letters]]}}</ref> O [[neutrino do tau]] não foi descoberto até julho de 2000, quando a colaboração [[DONUT]] do Fermilab anunciou sua descoberta.<ref name="tauonpress2">{{citar comunicado de imprensa|url=http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/donut.html|título=Physicists find first direct evidence for tau neutrino at Fermilab|data=20 de julho de 2000|publicado=[[Fermilab]]}}</ref><ref name="tauonpaper2">{{citar periódico |título=Observation of tau neutrino interactions |número=3 |ano=2001 |page=218–224 |arxiv=hep-ex/0012035 |bibcode=2001PhLB..504..218D |doi=10.1016/S0370-2693(01)00307-0 |volume=504 |autor11=Kodama, K. |numero-autores=etal |colaboração=[[DONUT]] Collaboration |periódico=[[Physics Letters B]] |s2cid=119335798}}</ref>

Léptons são uma parte importante no [[Modelo Padrão|modelo padrão]]. Elétrons são componentes dos átomos, junto com [[próton]]s e [[nêutron]]s. [[Átomo exótico|Átomos exóticos]] com múons e taus em vez de elétrons também podem ser sintetizados, bem como partículas lépton-antilépton como o [[positrônio]].

== Etimologia ==
O nome lépton deriva do [[Língua grega|grego]] {{lang|el|λεπτός}} ''leptós'', "fino, pequeno, delgado" (forma neutra nominativa/acusativa singular: λεπτόν ''leptón'');<ref>[http://www.etymonline.com/index.php?term=lepton "lepton"]. ''[[Online Etymology Dictionary]]''.</ref><ref>{{LSJ|lepto/s|λεπτός|ref}}.</ref> a forma certificada mais antiga da palavra é a grega micênica 𐀩𐀡𐀵, ''re-po-to'', na escrita silábica [[Linear B]]. ''Lépton'' teve o seu primeiro uso pelo físico [[Léon Rosenfeld]] em 1948:<blockquote>Seguindo a sugestão do Prof. [[Christian Møller|C. Møller]], eu adoto—como um análogo a “nucleon”—a denominação “lépton” (do λεπτός, pequeno, fino, delicado) para denotar a partícula de pequena massa.</blockquote>Rosenfeld escolheu o nome porque os únicos léptons conhecidos à época eram os elétrons e os múons, cujas massas são pequenas comparadas a dos nucleons—a massa de um elétron ({{val|0.511|ul=MeV/c2}})<ref name="Electron2">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s003.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Electron-}}]</ref> e a massa de um múon (com um valor de {{val|105.7|u=MeV/c2}})<ref name="Muon2">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s004.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Muon-}}]</ref> são frações da massa do “pesado” próton ({{val|938.3|u=MeV/c2}}).<ref name="Proton2">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s016.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Proton+}}]</ref> Entretanto, a massa do tau (descoberto em meados da década de 1970) ({{val|1777|u=MeV/c2}})<ref name="Tauon2">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s035.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Tau-}}]</ref> é quase o dobro da massa do próton e cerca de 3500 vezes a massa do elétron.

== História ==
[[Ficheiro:Feynman_diagram_of_muon_to_electron_decay.svg|esquerda|miniaturadaimagem|200x200px| Um múon se transmuta em um [[Neutrino do múon|neutrino de múon]] emitindo um [[Bósons W e Z|{{SubatomicParticle|W boson-}}]] [[Bósons W e Z|bóson]]. O {{SubatomicParticle|W boson-}} bóson subsequentemente decai em um [[elétron]] e um [[Neutrino do elétron|antineutrino de elétron]] .]]
{| class="wikitable" style="float:right; font-size:90%; margin:.5em 0 .5em 1em;"
|+Nomenclatura Lépton
! Nome da partícula
! Nome da antipartícula
|-
| Elétron
| Antielétron<br />Pósitron
|-
| Neutrino do elétron
| Antineutrino do elétrons
|-
| Múon<br />Mu
| Antimuon<br />Antimu
|-
| Neutrino de múon<br />Neutrino muônico
| Antineutrino do múon<br />Antineutrino muônico
|-
| Tau
| Antitau
|-
| Neutrino do Tau<br />Neutrino Tauônico<br />Neutrino Tau
| Antineutrino do tau<br />Antineutrino tauônico<br />Antineutrino tau
|}
O primeiro lépton identificado foi o elétron, descoberto por [[J. J.&nbsp; Thomson]] e sua equipe de físicos britânicos em 1897.<ref>S. Weinberg (2003)</ref><ref>R. Wilson (1997)</ref> Então, em 1930, [[Wolfgang Pauli]] postulou o [[neutrino do elétron]] por [[Lei da conservação da energia|conservação da energia]], [[Momento linear|conservação do momento]] e [[Momento angular|conservação do momento angular]] no [[Emissão beta|decaimento beta]].<ref>K. Riesselmann (2007)</ref> Pauli teorizou que partículas não detectadas carregassem a diferença de [[energia]], [[Momento (física)|momento]] e [[momento angular]] entre os estados iniciais e o observado nos estados finais. O neutrino do elétron foi simplesmente chamado de neutrino, como ainda não se sabia que existiriam diferentes sabores de neutrinos (ou gerações diferentes).

Quase 40 anos depois da descoberta do elétron, o múon foi descoberto por [[Carl David Anderson|Carl D. Anderson]] em 1936. Devido à sua massa, foi inicialmente categorizado como um [[méson]] em vez de um lépton.<ref>S. H. Neddermeyer, C. D. Anderson (1937)</ref> Depois ficou claro que o múon é mais similar a um léptons do que a um mésons e como múons não sofrem interação forte, foi reclassificado: elétrons, múons e o neutrino do elétron foram agrupados num novo grupo de partículas - os léptons. Em 1962, [[Leon Max Lederman|Leon M. Lederman]], [[Melvin Schwartz]] e [[Jack Steinberger]] mostraram que mais de um tipo de neutrino existe detectando a interação do neutrino do múon, pelo qual ganhou o [[Nobel de Física|prêmio Nobel de 1988]], embora os diferentes sabores de neutrinos já tinham sido teorizados.<ref>I. V. Anicin (2005)</ref>

O tau foi detectado primeiro numa série de experimentos entre 1974 e 1977 por [[Martin Lewis Perl]] com seus colegas e o grupo [[SLAC]] [[Centro de Aceleração Linear de Stanford|LBL]].<ref>M. L. Perl et al. (1975)</ref> Como o elétron e o múon, também esperou-se ter um neutrino associado. A primeira evidência para o neutrino do tau veio da observação da energia e momentos desaparecidos num decaimento de tau, de modo análogo ao observado no decaimento beta que levou a observação do neutrino do elétron. A primeira detecção de interações do neutrino do Tau foi anunciada em 2000 pela colaboração [[DONUT]] no [[Fermilab]], tornando-se a segunda partícula mais recente do [[Modelo Padrão]] a ser observada diretamente,<ref name="obs">K. Kodama (2001)</ref> com o bóson de [[Bóson de Higgs|Higgs]] sendo descoberto em 2012.

Embora todos os dados presentes estejam consistentes com as três gerações de léptons, alguns físicos de partículas estão procurando uma quarta geração. O atual limite inferior de massa de um quarto lépton carregado é {{val|100.8|ul=GeV/c2}},<ref>C. Amsler et al. (2008) [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s025.pdf Heavy Charged Leptons Searches]</ref> enquanto seu neutrino associado teria uma massa de pelo menos {{val|45.0|ul=GeV/c2}}.<ref>C. Amsler et al. (2008) [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s077.pdf Searches for Heavy Neutral Leptons]</ref>

== Propriedades ==
=== Spin e quiralidade ===
[[Ficheiro:Right_left_helicity.svg|direita|miniaturadaimagem|200x200px| Helicidades destra e levógira]]
Léptons são partículas de [[spin]] ½. O [[teorema da estatística do spin]] implica então que são férmions, e, portanto, que estão sujeitos ao [[princípio de exclusão de Pauli]]: Não podem existir dois léptons da mesma espécie no mesmo estado, ao mesmo tempo. Além disso, significa que para um lépton só é possível ter dois estados de spin, a saber up ou down.

Uma propriedade intimamente relacionada é a [[Quiralidade (física)|quiralidade]], que por sua vez é intimamente relacionada à propriedade chamada [[:en:Helicity_(particle_physics)|helicidade]], essa sendo mais visualizável. A helicidade de uma partícula é a direção de seu spin relativa a seu [[momento linear]]; partículas com spin na mesma direção de seu momento linear são chamadas de dextrógira e caso contrário, são chamadas de levógira. Quando uma partícula não tem massa, a direção de seu momento linear relativa ao seu spin é a mesma em todos os [[Referencial|referenciais]], enquanto que partículas com massa podem ser ‘ultrapassadas’ ao escolher um referencial mais veloz; no referencial mais veloz, a helicidade é invertida. Quiralidade é uma propriedade técnica, definida pelo comportamento de transformações sob o [[grupo de Poincaré]], que não se altera com o referencial. Ela é construída de modo a concordar com a helicidade para partículas sem massa, e ainda ser bem definida para partículas com massa.

Em muitas [[Teoria quântica de campos|teorias quânticas de campo]], tal como a [[eletrodinâmica quântica]] e a [[cromodinâmica quântica]], férmions dextrógiros e levógiros são idênticos. Entretanto, a [[Interação fraca|interação Fraca]] do [[Modelo Padrão]] trata os férmions dextrógiros e levógiros de forma diferente: Somente férmions levógiros (e anti-férmions dextrógiros) participam da [[interação fraca]]. Este é um exemplo explícito da violação de paridade no modelo. Na literatura, campos levógiros são frequentemente denotados por um subscrito maiúsculo&nbsp;L (por exemplo, o elétron comum: e<sub>L</sub><sup>−</sup>) e campos dextrógiros são denotados por um subscrito maiúsculo R (por exemplo, o [[pósitron]] e<sub>R</sub><sup>+</sup>).

Neutrinos dextrógiros e anti-neutrinos levógiros não possuem interações possíveis com outras partículas (ver [[Neutrino inerte|neutrinos inertes]]), e, portanto, não são parte funcional do Modelo Padrão apesar de sua exclusão não ser um requisito obrigatório; às vezes eles são listados em tabelas de partículas para enfatizar que eles não teriam uma função ativa se incluídos no modelo. Apesar de partículas dextrógiras eletricamente carregadas (elétron, múon ou tau) não participarem especificamente da interação fraca, elas ainda podem interagir eletricamente, e portanto ainda participam da [[Força eletrofraca|força combinada eletrofraca]], embora com diferentes intensidades ([[:en:Weak_hypercharge|Y<sub>W</sub>]]).

=== Interação eletromagnética ===
[[Ficheiro:Lepton-interaction-vertex-eeg.svg|direita|miniaturadaimagem|Interação lépton–fóton.]]
Uma das propriedades mais proeminentes dos léptons é a sua [[carga elétrica]], {{Mvar|Q}}. A carga elétrica determina a intensidade de suas [[Força eletromagnética|interações eletromagnéticas]]. Ela determina a intensidade do [[campo elétrico]] gerado pela partícula (veja [[lei de Coulomb]]) e quão intensamente a partícula reage a um campo elétrico ou magnético externo (veja [[força de Lorentz]]). Cada geração contém um lépton com <math>\; Q = -1 \, e \;</math>{{Nre|The charge of a particle is conventionally expressed in units of the [[elementary charge]], &nbsp; {{mvar|e}}&nbsp;.|nome=conventional charge unit}} e um lépton com carga elétrica zero. Geralmente o lépton com carga elétrica&nbsp; é referido simplesmente por lépton carregado enquanto que um lépton neutro é chamado de neutrino. Por exemplo, a primeira geração do elétron {{Math|{{SubatomicParticle|electron}}}} com uma carga elétrica negativa e o neutrino do elétron, que é eletricamente neutro {{Math|{{SubatomicParticle|electron neutrino}}}}.

Na linguagem da teoria quântica de campos, a interação eletromagnética dos léptons carregados é expressa pelo fato de que partículas interagem com o quantum do campo eletromagnético, o [[Fotão|fóton]]. O [[diagrama de Feynman]] da interação elétron-fóton é mostrado ao lado.

Porque os léptons possuem uma rotação intrínseca na forma de spin, léptons carregados geram um campo magnético. O tamanho de seu [[momento de dipolo magnético]] {{mvar|μ}} é dado por

: <math>\;\mu = g\, \frac{\; Q \hbar \;}{4 m} \;,</math>

onde m é a massa do lépton e g é o assim chamado “[[Fator g de Landé|fator g]]“ para o lépton. Aproximações em primeira ordem da mecânica quântica preveem que o fator g é 2 para todos os léptons. Entretanto, efeitos quânticos de ordem superior casados por loops nos diagramas de Feynman introduzem correções a este valor. Essas correções, referidas como o [[:en:Anomalous_magnetic_dipole_moment|momento de dipolo magnético anômalo]], são muito sensíveis aos detalhes de um modelo de teoria quântica de campos, e assim fornecem a possibilidade de testes precisos do modelo padrão. Os valores teóricos e medidos para o momento de dipolo magnético anômalo do elétron estão de acordo dentro de 8 algarismos significativos. Os resultados experimentais para o [[múon]], entretanto, apresentam uma [[:en:Muon_g-2|discrepância]] com o Modelo Padrão.

=== Interação fraca ===
No Modelo Padrão, o lépton canhoto carregado e o neutrino canhoto são arranjados um [[Sistema quântico de dois estados|dubleto]] {{Nowrap|{{math|( ν{{su|b=e {{sc|l}}}}, e{{su|p=−|b={{sc|l}}}} )}}}} que se transformam na representação de [[spinor]] ({{Mvar|T}}&nbsp;=&nbsp;{{Frac|1|2}}) do calibre de simetria do [[:en:Weak_isospin|isospin fraco]] [[Grupo especial unitário|SU(2)]] Isso significa que essas partículas são autoestados da projeção de isospin {{Mvar|T}}<sub>3</sub> com autovalores {{Frac|+|1|2}} e {{Frac|−|1|2}} respectivamente. Ao mesmo tempo, o lépton carregado [[destro]] se transforma como um escalar de isospin fraco ({{Mvar|T}}&nbsp;=&nbsp;0) e assim não participa da [[interação fraca]], enquanto que não há nenhuma evidência de que exista um neutrino destro.

O [[mecanismo de Higgs]] recombina as simetrias dos calibres de campo do isospin fraco SU(2) e da hipercarga fraca U(1) em três bósons vetoriais com massa ({{Math|{{SubatomicParticle|W boson+}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|W boson-}}}}, {{Math|{{SubatomicParticle|Z boson0}}}}) mediando a [[interação fraca]], e um bóson vetorial sem massa, o fóton, responsável pela interação eletromagnética. A carga elétrica {{Mvar|Q}} pode ser calculada da projeção de isospin {{Mvar|T}}<sub>3</sub> e da hipercarga fraca [[:en:Weak_hypercharge|{{Mvar|Y}}<sub>W</sub>]] através da fórmula de Gell-Mann–Nishijima,

: {{Mvar|Q}} = {{Mvar|T}}<sub>3</sub> + {{Frac|1|2}}<sub>&nbsp;</sub>{{Mvar|Y}}<sub>W</sub>

Para recuperar as cargas elétricas observadas para todas as partículas, o dubleto de isospin fraco canhoto {{Nowrap|{{math|( ν{{su|b=e {{sc|l}}}}, e{{su|p=−|b={{sc|l}}}} )}}}} devem ter assim {{Mvar|Y}}<sub>W</sub>&nbsp;=&nbsp;−1, enquanto que o escalar de isospin destro {{Mvar|Y}}<sub>W</sub>&nbsp;=&nbsp;−2. A interação dos léptons com os bósons vetoriais com massa da interação fraca é mostrada na figura à direita.

=== Massa ===
No [[Modelo Padrão]], cada lépton começa sem massa intrínseca. Os léptons carregados (ou seja, elétron, múon, e tau) obtêm uma massa efetiva pela interação com o [[Mecanismo de Higgs|campo de Higgs]], mas os neutrinos permanecem sem massa. Por razões técnicas, a ausência de massa dos neutrinos implica em não haver mistura das diferentes gerações de léptons carregados assim [[Matriz CKM|como há para os quarks]]. A massa nula do neutrino está de acordo com as atuais observações experimentais diretas de massa.<ref>M. E. Peskin, D. V. Schroeder (1995), p. 27</ref>

Entretanto, é sabido pelos experimentos indiretos—mais proeminentemente das [[Oscilação de neutrinos|oscilações de neutrinos]] observadas<ref>Y. Fukuda et al. (1998)</ref>—que os neutrinos devem ter uma massa não-nula, provavelmente menor do que {{val|2|ul=eV/c2}}.<ref name="Neutrino2">{{citar web|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s066.pdf|título=Particle listings — Neutrino properties|ano=2008|numero-autores=etal|último1=Amsler|primeiro1=C.}}</ref> Isso implica na existência de [[Física além do modelo padrão|física além do Modelo Padrão]]. A extensão atualmente mais favorecida é o assim chamado [[:en:Seesaw_mechanism|mecanismo da gangorra]], que poderia explicar simultaneamente por que os neutrinos canhotos são tão leves em comparação aos léptons carregados, e por que ainda não observamos nenhum neutrino destro.

==== Razão das massas ====
As três gerações de léptons tem massas que são teoricamente relacionadas entre si<ref>{{Citar livro|url=https://brilliantlightpower.com/GUT/GUT-CP-2020-Ed-Volume3-Web.pdf|título=Grand Unified Theory of Classical Physics, Volume III: Collective Phenomena, High-Energy Physics, & Cosmology|ultimo=Mills|primeiro=Randell L.|ano=2018|páginas=1585–1590|língua=en|isbn=978-0-9635171-5-9}}</ref> por um função simples de α, a [[constante de estrutura fina]]:

<math>\frac{m_\mu}{m_e}=
\left ( \frac{\alpha^{-2}}{2\pi}\right )^{\frac{2}{3}}
\frac\left({1+2\pi\frac{\alpha^2}{2}}\right)
\left({1+\frac{\alpha}{2}}\right)
= 206.7683</math>         <math>\left(206.76827\right)
</math>

<math>\frac{m_\tau}{m_e}=
\left ( \frac{\alpha^{-3}}{4\pi}\right )^{\frac{2}{3}}
\frac\left({1+2\pi\frac{\alpha^2}{2}}\right)
\left(1-4\pi\alpha^2\right)
= 3477.2</math>                <math>\left(3477.23\right)</math>

onde <math display="inline">m_e</math> é a massa do elétron, <math display="inline">m_\mu</math> é a massa do múon, e <math display="inline">m_\tau</math> é a massa do tau. Os números entre parênteses à direita das fórmulas são as razões das massas calculadas a partir dos valores recomendados do CODATA 2018.

=== Números quânticos de sabor ===
Aos membros do [[Sistema quântico de dois estados|dubleto]] de [[:en:Weak_isospin|isospin fraco]] de cada geração são atribuídos [[Número leptônico|números leptônicos]] que são conservados de acordo com o Modelo Padrão.<ref name="MartinShaw2">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref> Elétrons e neutrinos do elétron possuem um ''número eletrônico'' de {{Math|''L''<sub>e</sub>&nbsp;{{=}}&nbsp;1}}, enquanto que múons e neutrinos do múon possuem um ''número muônico'' de {{Math|''L''<sub>μ</sub>&nbsp;{{=}}&nbsp;1}}, e partículas tau e neutrinos do tau possuem um ''número tauônico'' de {{Math|''L''<sub>τ</sub>&nbsp;{{=}}&nbsp;1}}. Os anti-léptons possuem −1 como números leptônicos de suas respectivas gerações.

A conservação dos números leptônicos significa que o número de léptons do mesmo tipo se mantém constante, quando partículas interagem. Isso implica que léptons e anti-léptons devem ser criados em pares em uma única geração:{{Limpar}}
[[Ficheiro:Lepton_isodoublets_fixed.png|direita|miniaturadaimagem|Cada geração forma um dubleto de isospin fraco.]]

: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Antielectron}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Photon}}}},
: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Tau}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Antitau}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Z boson0}}}},

mas não essas:

: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Photon}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Antimuon}}}},
: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|W boson-}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Electron}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Tau neutrino}}}},
: {{Math|{{SubatomicParticle|link=yes|Z boson0}} → {{SubatomicParticle|link=yes|Muon}} + {{SubatomicParticle|link=yes|Antitau}}}}.

Entretanto, [[Oscilação de neutrinos|oscilações de neutrinos]] são conhecidas por violar a conservação dos números leptônicos individuais. Tal violação é considerada evidência incontestável de [[Física além do modelo padrão|física além do Modelo Padrão]]. Uma lei de conservação muito mais forte é a conservação do número total de léptons (L sem subscrito), conservado mesmo no caso de oscilações de neutrinos, mas mesmo isso ainda viola um pouco devido a [[:en:Chiral_anomaly|anomalia quiral]].

== Universalidade ==
Os acoplamentos de léptons a todos os tipos de [[Bóson de calibre|bósons de calibre]] são independentes do sabor: A interação entre léptons e um bóson de calibre possui a mesma medida para todos os léptons. Essa propriedade é chamada de '''universalidade leptônica''' e já foi testada em medidas da [[Meia-vida|meia vida]] dos [[Muão|múons]] e [[tau]]s e na [[:en:Relativistic_Breit–Wigner_distribution|largura de decaimento]] parcial do [[Bósons W e Z|bóson Z]], particularmente nos experimentos no [[Centro de Aceleração Linear de Stanford|Stanford Linear Collider]] (SLC) e no [[Grande Colisor de Elétrons e Pósitrons|Large Electron–Positron Collider]] (LEP).<ref name="Cumalat1993">{{Citar livro|título=Physics in Collision|ultimo=Cumalat|primeiro=J.P.|editora=Atlantica Séguier Frontières|ano=1993|volume=12|isbn=978-2-86332-129-4}}</ref>{{Rp|pages=241–243}}<ref name="Fraser1998">{{Citar livro|url=https://books.google.com/books?id=pgasJfizmocC|título=The Particle Century|ultimo=Fraser|primeiro=G.|data=1 de janeiro de 1998|editora=CRC Press|isbn=978-1-4200-5033-2|via=Google Books}}</ref>{{Rp|page=138}}

A taxa de decaimento (<small><math>\Gamma</math></small>) de múons através do processo{{Math|&nbsp; {{SubatomicParticle|link=yes|muon-}} → {{SubatomicParticle|link=yes|electron-}} + {{SubatomicParticle|link=yes|electron antineutrino}} + {{SubatomicParticle|link=yes|muon neutrino}} &nbsp;}} é aproximadamente dada por uma expressão da forma (veja [[Muão|decaimento de múons]] para mais detalhes)<ref name="MartinShaw3">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref>

: <math>\Gamma \left ( \mu^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\mu \right ) \approx K_2\,  G_\text{F}^2\,  m_\mu^5 ~,</math>

onde {{Mvar|K}}{{Subscrito|2}} é uma constante, e {{Mvar|G}}{{Subscrito|F}} é a [[:en:Fermi's_interaction|constante de acoplamento de Fermi]]. A taxa de decaimento de partículas tau através do processo{{Math|&nbsp; {{SubatomicParticle|link=yes|tau-}} → {{SubatomicParticle|link=yes|electron-}} + {{SubatomicParticle|link=yes|electron antineutrino}} + {{SubatomicParticle|link=yes|tau neutrino}} &nbsp;}} é dada por uma expressão da forma<ref name="MartinShaw4">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref>

: <math>\Gamma \left ( \tau^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\tau \right ) \approx K_3\, G_\text{F}^2\, m_\tau^5 ~,</math>

onde {{Mvar|K}}{{Subscrito|3}} é uma outra constante . A universalidade de múons-tau implica que{{Nowrap|{{mvar|K}}{{su|b=2}} ≈ {{mvar|K}}{{su|b=3}} .}} Por outro lado, a universalidade de elétrons-muon implica que<ref name="MartinShaw5">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref>

: <math>\Gamma \left( \tau^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\tau \right) = \Gamma \left( \tau^- \rarr \mu^- + \bar{\nu_\mu} +\nu_\tau \right) ~.</math>

Isso explica por que a [[razão de ramificação]] para o modo eletrônico (17.82%) e muônico (17.39%) do decaimento dos taus é igual (dentro da incerteza).<ref name="Tauon">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s035.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Tau-}}]</ref>

A universalidade também explica a razão das meias vidas do múon e do tau. A meia vida <math>\Tau_\ell</math> de um lépton <math>\ell</math> (com <math>\ell</math> = "{{Math|μ}}" ou "{{Math|τ}}") é relacionada com a taxa de decaimento por<ref name="MartinShaw6">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref>

: <math>\Tau_\ell = \frac{\; B \left( \ell^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\ell \right) \; }{ \Gamma \left( \ell^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\ell \right)}\,</math>,

onde<math>\; B(x \rarr y) \;</math>denota as razões de ramificação, e <math>\;\Gamma(x \rarr y) \;</math> denota a [[:en:Relativistic_Breit–Wigner_distribution|largura de ressonância]] do processo <math>\; x \rarr y ~,</math> com x e y substituídos por duas partículas diferentes de "{{Math|e}}" ou "{{Math|μ}}" ou "{{Math|τ}}".

A razão dos tempos de vida do tau e do múon, então, é dado por<ref name="MartinShaw7">B. R. Martin, G. Shaw (1992)</ref>

: <math>\frac{\, \Tau_\tau \,}{\Tau_\mu} = \frac{\; B \left( \tau^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\tau \right) \;}{ B\left( \mu^- \rarr e^- + \bar{\nu_e} +\nu_\mu \right) }\, \left(\frac{m_\mu}{m_\tau}\right)^5 ~.</math>

Usando valores de 2008 da ''[[Particle Data Group|Review of Particle Physics]]'' para as razões de ramificação para o múon<ref name="Muon">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s004.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Muon-}}]</ref> e o tau<ref name="Tauon">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s035.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Tau-}}]</ref> resultam numa razão de tempo de vida de ~{{val|1.29|e=-7}}, comparável ao valor medido de ~{{val|1.32|e=-7}}. A diferença é devido a {{Mvar|K}}{{Subscrito|2}}  e {{Mvar|K}}{{Subscrito|3}} não serem constantes na realidade: Eles dependem levemente da massa dos léptons envolvidos.

Testes recentes da universalidade dos léptons em decaimentos do [[méson B]], realizados nos experimentos [[LHCb (experiência)|LHCb]], [[Experimento BaBar|BaBar]] e [[:en:Belle_experiment|Belle]] mostraram consistentes desvios das predições do modelo padrão. Contudo, as significâncias estatística e sistemática não são suficientes ainda para afirmar uma observação de uma [[Física além do modelo padrão|física nova]].<ref name="Ciezarek2017">{{Citar periódico |titulo=A challenge to lepton universality in B&nbsp;meson decays |número=7657 |ano=2017 |paginas=227–233 |arxiv=1703.01766 |bibcode=2017Natur.546..227C |doi=10.1038/nature22346 |pmid=28593973 |vauthors=Ciezarek G, Franco Sevilla M, Hamilton B, Kowalewski R, Kuhr T, Lüth V, Sato Y |volume=546 |periódico=Nature}}</ref>

Em julho de 2021, resultados sobre universalidade dos léptons foram publicados testando decaimentos do bóson W, medidas anteriores pelo LEP tinham fornecido um leve desequilíbrio, mas novas medidas pela colaboração ATLAS com duas vezes a precisão fornecem uma razão de <math>B(W\rarr \tau^-+\nu_\tau)/B( W\rarr \mu^-+\nu_\mu)=0.992\pm0.013</math> , o que concorda com a previsão do modelo padrão de unidade.<ref>{{Citar periódico |url=https://www.nature.com/articles/s41567-021-01236-w |titulo=Test of the universality of τ and μ lepton couplings in W-boson decays with the ATLAS detector |data=5 de julho de 2021 |número=7 |ultimo=Aad |primeiro=G. |ultimo2=Abbott |primeiro2=B. |paginas=813–818 |lingua=en |arxiv=2007.14040 |bibcode=2021NatPh..17..813A |doi=10.1038/s41567-021-01236-w |issn=1745-2481 |ultimo3=Abbott |primeiro3=D. C. |ultimo4=Abud |primeiro4=A. Abed |ultimo5=Abeling |primeiro5=K. |ultimo6=Abhayasinghe |primeiro6=D. K. |ultimo7=Abidi |primeiro7=S. H. |ultimo8=AbouZeid |primeiro8=O. S. |ultimo9=Abraham |primeiro9=N. L. |volume=17 |periódico=Nature Physics}}</ref><ref>{{Citar periódico |url=https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20210709a/abs/ |titulo=ATLAS measurement supports lepton universality |data=2021-07-09 |número=1 |ultimo=Aut |primeiro=Middleton Christine author |paginas=0709a |lingua=EN |bibcode=2021PhT..2021a.709. |doi=10.1063/PT.6.1.20210709a |volume=2021 |periódico=Physics Today}}</ref><ref>{{Citar web|url=https://atlas.cern/updates/briefing/addressing-long-standing-tension-standard-model|titulo=New ATLAS result addresses long-standing tension in the Standard Model|acessodata=2021-07-12|website=ATLAS|lingua=en}}</ref>

== Tabela dos léptons ==
{| class="wikitable" style="text-align: center;
|+Propriedades dos léptons
! colspan="9" |
|-
| rowspan="2" |'''Spin J'''
| rowspan="2" |'''Nome dapartícula ouantipartícula'''
| rowspan="2" |'''Simbolo'''
| rowspan="2" |'''Carga [[:en:Electric_charge|{{mvar|Q}}]] <small>([[:en:Elementary_charge|e]]){{efn|name=conventional charge unit}}</small>'''
| colspan="3" |'''Sabor donúmero leptônico'''
| rowspan="2" |'''Massa<small>([[:en:MeV|MeV]]/c<sup>2</sup>)</small>'''
| rowspan="2" |'''Tempo de vida'''
<small>'''([[:en:Second|seconds]])'''</small>
|-
|'''<math>L_e</math>'''
!'''<math>L_\mu</math>'''
!'''<math>L_\tau</math>'''
|-
| colspan="9" |
|-
| rowspan="13" |{{big|'''{{sfrac|&nbsp;1&nbsp;|2}}'''}}
|[[:en:Electron|Electron]]<ref name="Electron3">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s003.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Electron-}}]</ref>
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Electron}}}}
|−1
| +1
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0.510998910&nbsp;
(±13)
| rowspan="2" |Stable
|-
|[[:en:Positron|Positron]]<ref name="Electron5">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s003.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Electron-}}]</ref>
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Positron}}}}
| +1
|−1
|-
|[[:en:Muon|Muon]]<ref name="Muon3">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s004.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Muon-}}]</ref>
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Muon}}}}
|−1
| rowspan="2" |0
| +1
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |105.6583668&nbsp;
(±38)
| rowspan="2" |2.197019×10<sup>−6</sup>
(±21)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|-
|[[:en:Antimuon|Antimuon]]<ref name="Muon3" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Antimuon}}}}
| +1
|−1
|-
|[[:en:Tau_(particle)|Tau]]<ref name="Tauon3">C. Amsler et al. (2008): [http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s035.pdf Particle listings—{{SubatomicParticle|Tau-}}]</ref>
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Tau}}}}
|−1
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| +1
| rowspan="2" |1776.84&nbsp;
(±.17)
| rowspan="2" |2.906×10<sup>−13</sup>
(±.010)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;
|-
|[[:en:Antitau|Antitau]]<ref name="Tauon3" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Antitau}}}}
| +1
|−1
|-
|
|
|
|
|
|
|
|
|-
|[[:en:Electron_neutrino|Electron neutrino]]<ref name="Neutrino4">{{citar web|url=http://pdg.lbl.gov/2008/listings/s066.pdf|título=Particle listings — Neutrino properties|ano=2008|numero-autores=etal|último1=Amsler|primeiro1=C.}}</ref>
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Electron neutrino}}}}
| rowspan="2" |0
| +1
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |<0.0000022
| rowspan="2" |Unknown
|-
|[[:en:Electron_antineutrino|Electron antineutrino]]
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Electron antineutrino}}}}
|−1
|-
|[[:en:Muon_neutrino|Muon neutrino]]<ref name="Neutrino4" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Muon neutrino}}}}
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| +1
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |< 0.17
| rowspan="2" |Unknown
|-
|[[:en:Muon_antineutrino|Muon antineutrino]]<ref name="Neutrino4" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Muon antineutrino}}}}
|−1
|-
|[[:en:Tau_neutrino|Tau neutrino]]<ref name="Neutrino4" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Tau neutrino}}}}
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| rowspan="2" |0
| +1
| rowspan="2" |< 15.5
| rowspan="2" |Unknown
|-
|[[:en:Tau_antineutrino|Tau antineutrino]]<ref name="Neutrino4" />
|{{math|{{SubatomicParticle|link=yes|Tau antineutrino}}}}
|−1
|-
| colspan="9" |
|}

== Veja também ==

* Koide formula
* [[Lista de partículas elementares|List of particles]]
* [[Préon|Preons]]—partículas teóricas que já foram postuladas serem subcomponentes de quarks e léptons
{{notas}}
{{Referências}}

== Ligações externas ==
{{Commonscat|Leptons}}
{{Wikcionário|lepton}}

* {{Citar web|url=http://pdg.lbl.gov|titulo=Particle Data Group homepage}} – The PDG compiles authoritative information on particle properties.
* {{Citar web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/lepton.html|titulo=Leptons|publicado=Georgia State University}} – a summary of leptons.
{{Partículas elementares}}{{Controle de autoridade}}
[[Categoria:1897 na ciência]]
[[Categoria:Léptons| ]]