FIZYKA I BIOFIZYKA
Semestr I
Kierunek Biotechnologia
Doc. dr hab. Maria Sokół
Kontakt:
mary@io.gliwice.pl
Magazyn plików:
http://bio.grush.one.pl/
Zakład Fizyki Medycznej, Instytut Onkologii,
Gliwice
Wybrzeże Armii Krajowej 15
FIZYKA I BIOFIZYKA
Semestr I
Kierunek Biotechnologia
Doc. dr hab. Maria Sokół
Kontakt:
mary@io.gliwice.pl
Magazyn plików:
http://bio.grush.one.pl/
Zakład Fizyki Medycznej, Instytut Onkologii,
Gliwice
Wybrzeże Armii Krajowej 15
Informacje wstępne
Wykład, ćwiczenia (I sem.) + laboratoria
(II sem.).
Kartkówki – krótki sprawdzian.
wiadomości z poprzednich 1-2 wykładów.
Kolokwium + aktywność na ćwiczeniach.
Podstawa zaliczenia: kartkówki,
kolokwium+aktywność na ćwiczeniach.
Egzamin – pisemny i ustny (pisemny
dopuszczający do ustnego).
Piśmiennictwo podstawowe
David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Podstawy
fizyki, t. 1-5, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa,
2003 r.
Igor W. Sawieliew, Wykłady z fizyki, t. 1-3.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000 r.
Jay Orear, Fizyka, t. 1-2, WNT, 2004.
Czesław Bobrowski, Fizyka-krótki kurs, WNT, 2004.
Wykłady Towarzystwa Biofizycznego,
Zasoby internetowe, Department of Physics and
Astronomy, Georgia State University, USA:
FIZYKA
„Cała nauka to fizyka, reszta to zbieranie znaczków”
Sir Ernest Rutherford
Eratosthenes (ok. 276-194 p.n.e) wyznaczył obwód
Ziemi – wynosi on około 250 000 stadionów.
Aristarchus z Samos (310-230 p.n.e) obliczył
odległości Księżyca od Słońca, Ziemi od Księżyca i
Ziemi od Słońca.
Za twórcę fizyki należy uznać Arystotelesa (384-322
p.n.e) – skompilował on wiedzę o świecie
zewnętrznym i stworzył podstawy fizyki.
Co to jest fizyka?
Fizyka (z greckiego φυσικός (physikos): naturalny,
φύσις (physis): Natura
Nauka doświadczalna, której celem jest
poszukiwanie i poznawanie podstawowych praw
przyrody.
Rozwój fizyki polega na redukcji i upraszczaniu
podstawowych praw oraz na unifikacji teorii.
Prawa fizyczne są zazwyczaj wyrażane poprzez
formuły matematyczne.
Fizyka i nauki pokrewne
Fizyka i chemia zbliżają się do siebie w
takich obszarach jak mechanika kwantowa,
termodynamika i elektromagnetyzm.
Fizyka, biologia i chemia biofizyka
Inne dyscypliny pograniczne astronomia,
astrofizyka, geofizyka, chemia fizyczna.
Podstawowe działy fizyki
Dynamika
– dział mechaniki zajmujący się
zachowaniem obiektów materialnych pod wpływem
zewnętrznych sił.
Elektrodynamika
– bada relacje między zjawiskami
elektrycznymi, magnetycznymi i mechanicznymi; bada
oddziaływania między prądami elektrycznymi a polami
magnetycznymi wytworzonymi przez inne prądy
elektryczne; w ujęciu klasycznym zajmuje się więc
oddziaływaniem obiektów naładowanych; w ujęciu
kwantowym – to kwantowa teoria pola opisująca
oddziaływanie elektromagnetyczne.
Elektryczność
– to dział zajmujący się ładunkami
elektrycznymi i polami wytworzonymi przez te ładunki.
Fizyka atomowa
– bada własności materii w skali
atomowej, zajmuje się strukturą atomu i siłami
działającymi między jądrem a elektronami.
Fizyka ciała stałego
– zajmuje się strukturą i
właściwościami materii w fazie stałej.
Podstawowe działy fizyki
Fizyka jądrowa
– obejmuje badania jąder atomowych, w
tym struktury jądra oraz sił odpowiedzialnych za stabilność
lub rozpad jąder.
Fizyka plazmy
– zajmuje się badaniami struktury i
właściwości materii w stanie plazmy, a więc w postaci silnie
zjonizowanego gazu, w którym liczba elektronów w
jednostce objętości jest równa liczbie jonów dodatnich.
Fizyka wysokich energii
– nazywa się ten dział fizyki także
fizyką cząsteczkową; jej przedmiotem są struktura,
właściwości i oddziaływania cząstek elementarnych.
Hydrodynamika
– zajmuje się badaniem ruchu cieczy
nieściśliwej oraz sił występujących podczas ruchu
względnego cieczy i zanurzonego w niej ciała stałego;
podstawa projektowania m.in. statków i turbin wodnych,
rurociągów, budowli hydrotechnicznych.
Hydrostatyka
– bada stany równowagi cieczy i
nieruchomych ciał stałych zanurzonych w cieczach.
Podstawowe działy fizyki
Kosmologia
– to dział ukierunkowany na badania
Wszechświata – jego początków, struktury i ewolucji w
czasie i przestrzeni.
Magnetyzm
– zajmuje się magnetycznymi własnościami
materii oraz polami magnetycznymi wytworzonymi w
otaczającej przestrzeni.
Mechanika cieczy
– bada własności i zachowanie materii
(gazu lub cieczy) w stanie ciekłym.
Mechanika klasyczna
– zajmuje się ruchem ciał
makroskopowych (dla prędkości małych w porównaniu z
prędkością światła) wywołanym siłami zewnętrznymi; jej
działy to kinematyka i dynamika.
Mechanika kwantowa
– zajmuje się ruchem ciał
mikroskopowych (takich jak atom); jest to teoria materii
opierająca się na założeniu, że cząstki materialne można
opisać jako fale, a fale można opisać jako cząstki.
Podstawowe działy fizyki
Optyka
– to bardzo szeroki dział fizyki obejmujący naukę o
świetle i jego oddziaływaniu z materią; obejmuje badania
promieniowania elektromagnetycznego o długościach fal od
miękkiego promieniowania rentgenowskiego do dalekiej
podczerwieni; głównymi działami optyki są: optyka
geometryczna, której pojęciem podstawowym jest
rozchodzący się prostoliniowo promień światła (rozpatruje
m.in. zjawiska odbicia i załamania światła, stanowi
podstawę optyki instrumentalnej) i optyka fizyczna,
obejmująca zagadnienia wymagające uwzględnienia natury
światła, która z kolei dzieli się na optykę falową i optykę
kwantową.
Termodynamika
– to dział fizyki zajmujący się badaniem
zjawisk cieplnych zachodzących w układach
makroskopowych (tj. składających się z b. dużej liczby
mikrocząstek: atomów, cząsteczek, jonów).
Biofizyka
•
Biofizyka
to nauka interdyscyplinarna (1892 r –
pierwszy raz użyto terminu biofizyka) – można ją
ulokować gdzieś na styku biologii, fizyki, chemii.
Innymi słowy jest to nauka zajmująca się badaniem
procesów fizycznych związanych z
funkcjonowaniem określonych obiektów żywych:
organizmów, organów, tkanek, komórek. Zajmuje
się procesami i przemianami energetycznymi,
zjawiskami elektrycznymi, mechaniką ruchów. Bada
struktury cząsteczkowe i procesy fizyczne w
komórce. Biofizyka podejmuje również próby
ustalenia uniwersalnych praw biologicznych
niezależnych od konkretnej formy życia. Dziedzina
ta w zakresie badania organicznych struktur
cząsteczkowych zazębia się z biochemią i tu
wyznaczenie ścisłej granicy między tymi
dziedzinami staje się już trudne.
•
Biofizyka zajmuje się materią żywą, a do jej
badania korzysta z technik dostępnych w naukach
fizycznych: są to metody rentgenograficzne,
spektrofotometryczne, NMR, EPR i inne.
•
Podstawowe działy biofizyki: biomechanika, fizyka
narządu słuchu, optyka oka i procesów widzenia,
fizyka krwioobiegu, bioenergetyka, badania
procesów życiowych na poziomie molekularnym.
Fizyka
I. Poziom fundamentalny albo
inaczej poziom teorii
zasadniczych, obejmujący trzy
zasadnicze teorie.
II. Poziom fizyki
doświadczalnej i teorii
konstrukcyjnych (prawa
fizyki), np. mechanika
teoretyczna, teoria pola EM,
teoria budowy atomów i
wiązań atomowych, fizyka
ciała stałego i inne teorie oraz
związane z nimi działy
eksperymentalne, których
celem jest opis zjawisk
występujących w przyrodzie w
formie związków
przyczynowo-skutkowych.
III. Poziom dyscyplin
technicznych obejmujący
badania w zakresie możliwości
technicznej aplikacji teorii i
wyników badań
eksperymentalnych z poziomu
II zawierający min. dyscypliny
takie jak: elektronika,
inżynieria materiałowa,
budownictwo i inne.
Fizyka jako nauka
eksperymentalna
Eksperyment fizyczny:
•Musi uwzględniać wszystkie czynniki, oddziałujące na badany
układ.
•Ma skończoną dokładność – konieczna więc ocena błędu.
•Prowadzi do uogólnionych wniosków, ale formułowane prawa
fizyczne mają ograniczony zakres stosowalności.
Modelowanie zjawisk fizycznych:
•W przypadku złożonych zjawisk, konieczne jest stosowanie modeli,
a więc uproszczonych wzorców rzeczywistych układów fizycznych,
oraz stosowanie praw empirycznych.
Podział zjawisk fizycznych:
•Zjawiska makroskopowe (skala >>atomu) i mikroskopowe
•Zjawiska nierelatywistyczne (v/c)
2
<<1 i relatywistyczne (v/c)
2
≈
1
Pomiar
Jednostki podstawowe i uzupełniające SI (Międzynarodowy Układ
Jednostek Miar)
Wielkości fizyczne mierzymy korzystając z wzorców.
Jednostki podstawowe SI:
Długość, metr, m
Masa, kilogram, kg
Czas, sekunda, s
Natężenie prądu elektrycznego, amper, A
Temperatura termodynamiczna, kelwin, K
Ilość materii, mol, mol
Światłość, kandela, cd
Jednostki uzupełniające
Kąt płaski, radian, rad
Kąt bryłowy, steradian, sr
Jednostki pochodne
Jednostki pochodne wyraża się poprzez
jednostki podstawowe,
na przykład:
1 wat = 1 W =1 J/s = 1 kg · m
2
/s
3
Skala porównawcza: długość
1792 r. – układ metryczny.
długość równa 10
-7
długości
mierzonej wzdłuż południka
paryskiego od równika do
bieguna.
1960 r. – wzorzec metra –
1 650 763.73 długości fali
wybranej
pomarańczowoczerwonej linii
wysyłanej przez atomy
kryptonu-86 podczas
wyładowania w gazie.
1983 r. –
metr to droga,
jaką przebywa światło w
próżni w czasie
1/299 792 458 sekundy
.
Skala porównawcza: czas
Jednostką czasu w
układzie SI jest
sekunda
atomowa.
Sekunda to czas 9 192
631 770 drgań
promieniowania (dla
fali emitowanej przy
przejściu z
podpoziomu
energetycznego f = 3
na poziom f = 4)
wysyłanego przez
atom cezu-133.
Dokładność zegarów
atomowych: 1 s/6000
lat.
Skala porównawcza: masa
Wzorzec masy w SI –
walec z irydu i platyny o
średnicy 3.9 cm.
Atom węgla
12
C, któremu
przypisano masę 12
atomowych jednostek masy
(u).
Kelwin
Kelwin
– jednostka temperatury w układzie SI,
oznaczana wielką literą K.
Temperatura w kelwinach =
Temperatura w stopniach Celsjusza + 273.15
1
o
K = 1
o
C
Skala Kelwina jest skalą absolutną, tzn. zero w tej
skali oznacza najniższą teoretycznie możliwą
temperaturę jaką może mieć kryształ doskonały, w
którym ustały wszelkie drgania cząsteczek.
Amper
Amper
(od nazwiska Andrè Marie Ampère'a) –
jednostka natężenia prądu elektrycznego,
jednostka podstawowa układu SI oznaczana
A
.
Prąd o natężeniu 1 A, jest to stały prąd
elektryczny, który płynąc w dwóch
równoległych, prostoliniowych, nieskończenie
długich przewodach o znikomo małym przekroju
kołowym, umieszczonych w próżni w odległości
1 m od siebie, spowodowałby wzajemne
oddziaływanie przewodów na siebie z siłą równą
2·10
-7
N na każdy metr długości przewodu.
Kandela
Kandela
(z łac. candela - świeca) –
jednostka natężenia źródła światła
zalegalizowana w układzie SI – oznaczenie
cd
.
Jest to światłość, z jaką świeci w
określonym kierunku źródło emitujące
promieniowanie monochromatyczne o
częstotliwości 540·10
12
Hz, i którego
natężenie w tym kierunku jest równe
1/683 W/sr.
Jak nazwać jednostki?
a
atto
10
-18
f
femto
10
-15
p
piko
10
-12
n
nano
10
-9
µ
mikro
10
-6
m
mili
10
-3
c
centy
10
-2
d
decy
10
-1
da
deka
10
1
h
hekto
10
2
k
kilo
10
3
M
mega
10
6
G
giga
10
9
T
tera
10
12
P
peta
10
15
E
eksa
10
18
Z
zetta
10
21
Y
jotta
10
24
Symbol
Przedrostek
Czynnik
Stałe uniwersalne
Stałe fizyczne uniwersalne mają fundamentalne
znaczenie dla całej fizyki.
Prędkość światła w próżni:
c = 299792458 m/s
Stała Plancka:
h = 6.6260755(40) 10
-34
J s
Przenikalność magnetyczna próżni:
μ
0
= 4
π
10
-7
H/m = 12,566370614 10
-7
H/m
Przenikalność elektryczna próżni:
ε
0
= 1/(μ
0
c
2
) =8.854187817 10
-12
F/m
Newtona stała grawitacji:
G = 6,67259(85) 10
-11
m
3
/(kg s
2
)
Stałe uniwersalne – prędkość światła
Stałe uniwersalne - stała Plancka
Granicę dzielącą mechanikę klasyczną od kwantowej
wyznacza stała Plancka h.
Stała Plancka w
w przybliżeniu wynosi:
h = 6.626 0755(40) × 10
-34
O wiele częściej niż stałej Plancka używa się wielkości
nazywanej h kreślone:
ħ=h/2
π
Wielkość ta jest równa: ħ= 1.054 572 66(63) × 10
-34
·
ħ jest
, a więc tym samym i
. Z
tego też powodu przez wielu uważana za stałą bardziej
podstawową niż sama stała Plancka.
Jeśli parametr ruchu mikrocząsteczki mający wymiar [J s] (lub
inaczej [kg m
2
s
-1
] jest porównywalny z ħ, to ruchem tym
rządzi mechanika kwantowa.
Zasada nieoznaczoności Heisenberga – nie można z dowolną
dokładnością wyznaczyć jednocześnie położenia i pędu cząstki.
Ruch elektronu w atomie wodoru
Budowa materii
Jaką swobodę wyboru miał Bóg, gdy budował
Wszechświat?
Albert Einstein
Zależnie od warunków
termodynamicznych, takich jak ciśnienie i
temperatura, materia może występować
w różnych
stanach skupienia
, z których
najczęściej stykamy się ze stanem
gazowym, ciekłym i stałym.
Budowa materii
Inne stany skupienia:
Plazma
- gaz zjonizowanych cząstek
o dużej koncentracji
Nadciecz
- faza materii
charakteryzująca się brakiem
lepkości
Kondensat Bosego-Einsteina
–
kolaps atomów w jeden stan
kwantowy
Budowa materii
Mówimy kolor, mówimy słodycz,
mówimy gorycz, ale w
rzeczywistości są to atomy i
przestrzeń.
Demokryt
Ciąg zdarzeń...
Idea atomu - Demokryt (585 pne) - atomos - niepodzielny.
W 1808 r. J. Dalton wprowadza pojęcia pierwiastków i związków
chemicznych oraz rozróżnienie atomów oraz molekuł.
Odkrycie promieniotwórczości (Becquerel, Rutherford ok.
1900r.) wskazało na złożoność atomu. Ok. 1911 r. (Rutherford)
pojawia się pojęcie jądra atomowego i chmury elektronowej.
Później N. Bohr formułuje swój “planetarny” model atomu.
Lata 20-te i 30-te - ugruntowują się pojęcia protonu i neutronu
jako składników jądra atomowego. Badania nad rozpadem beta
(np. Pauli) wskazują na konieczność istnienia jeszcze jednej
cząstki - neutrina. Pojawia się też pojęcie antymaterii (Dirac).
Pod koniec lat 30-tych elementarne składniki materii
obejmowały cztery cząstki elementarne: dwa ciężkie nukleony -
proton i neutron, i dwie lekkie - elektron i neutrino (oraz
odpowiadające im wszystkim antycząstki).
Lata 40-te i 50-te przynoszą odkrycia kolejnych cząstek,
głównie cięższych od nukleonów oraz nietrwałych.
Materia i antymateria
Materia fizyczna, z jaką stykamy się na co dzień, przyjmuje formę cząstek
elementarnych, jąder atomowych, atomów, tworzących cząsteczki związków
chemicznych, mieszanin nie związanych ze sobą pierwiastków lub znacznie rzadziej
– pierwiastków w formie czystej.
W fizyce klasycznej materia to wszystko co posiada
masę
i zajmuje określoną
przestrzeń
.
W fizyce współczesnej materią nazywamy wszystko co posiada
energię
i
pęd
.
Antymateria – antycząstki są identyczne z odpowiednimi cząstkami za wyjątkiem
tego, że posiadają przeciwne ładunki (np. ładunek elektryczny) liczby kwantowe
(np. liczba leptonowa, barionowa, dziwność, itp). Dla przykladu: proton ma dodatni
ładunek elektryczny, antyproton zas ujemny. Oba za to maja taką samą masę,
identycznie więc oddziałują grawitacyjnie.
Śladowe ilości antymaterii wytwarzane są w akceleratorach
(
antyprotony
,
antyneutrony
,
pozytony
(
antyelektrony
),
atomy antywodoru
i
jądra antydeuteru
,
antytrytu
i
antyhelu
.
Obecnie nie obserwujemy antymaterii w stanie naturalnym we Wszechświecie
(antymateria wysyła identyczne promieniowanie jak zwykła materia - fotony o
charakterystycznej energii powstające podczas anihilacji np. elektronów).
Antyświaty?
Atom
Eksperymenty używające innych cząstek jako próbników i pozwalające
"zajrzeć" do wnętrza atomu pokazują, że atomy mają strukturę – nie są
jednolitymi kuleczkami, lecz posiadają dodatnio naładowane ciężkie jądro
otoczone chmurą elektronów.
Atom
Atomy są zbudowane z
protonów, neutronów i
elektronów.
Protony i neutrony są
zbudowane z kwarków.
Rozmiary kwarków i elektronów
są mniejsze niż 10
-18
m.
Obecne
nasze możliwości pomiarowe to
właśnie
10
-18
m.
Czy kwarki i elektrony są
cząstkami elementarnymi?
Rozmiary atomów
Np. atom wodoru ma średnicę ok.
0.37 Å (1 Å=10
-10
m). Atom tlenu
jest większy - ok. 0.60 Å.
Duże atomy ma promieniotwórczy
gaz Radon - ok. 2.4 Å.
Atom żelaza ma średnicę rzędu
1.24 Å.
Gdybyśmy wszystkie rozmiary
świata zwiększyli nagle 10
milionów razy (10
7
), to atom byłby
widoczny jako kropka o wielkości
ok. 1 mm, natomiast średnica
ziarnka piasku wynosiłaby 10 km!
Masa atomu
Masa atomu skupiona jest w jądrze - masa jądra to
ponad 99.9% masy atomu. Materia jądrowa, z
której składa się jądro, jest wielokrotnie bardziej
gęsta (10
14
g/cm
3
) niż normalna materia, np. woda.
Kawałek wielkości kostki cukru ważyłby miliardy
ton!
Masy atomów wyrażane są w jednostkach masy
atomowej (u). 1 u to 1/12 masy atomu węgla
12
C.
Jednostkę tę przyjęło się także nazywać daltonem
(Da) na cześć twórcy współczesnej teorii atomowej
m
u
= 1 u ≈ 1,6605387313 × 10
-24
g = 1,6605387313
× 10
-27
kg
Pierwiastki chemiczne
Substancje składające się z atomów o tej samej liczbie protonów w
jądrze (liczbie atomowej) to
pierwiastki chemiczne
. Pierwiastki
uszeregowane według ich wzrastającej liczby atomowej tworzą układ
okresowy pierwiastków.
W przyrodzie występuje 92 naturalnych pierwiastków, pozostałe
wytworzone zostały sztucznie.
Pierwiastki chemiczne
Liczba protonów w jądrze nazywana jest
liczbą atomową Z
i w
obojętnym elektrycznie atomie jest ona
równa liczbie elektronów atomu
.
Liczbę neutronów w jądrze oznacza się liczbą N. Suma protonów i
neutronów, a więc
Z+N=A
– liczbie masowej jądra
.
Pierwiastek w tablicy okresowej jest identyfikowany przez liczbę A – jest
ona zawsze większa (lub równa) Z, na przykład tlen
16
8
O , wodór
1
1
H ,
izotopy wodoru
2
1
H ,
3
1
H , etc.
Ten sam pierwiastek może występować w kilku odmianach izotopowych
– izotopy mają w jądrach tę samą liczbę protonów Z, lecz różne liczby
neutronów N.
Jądro
Rozmiar jądra 10
-14
- 10
-15
m, jest
on więc od 10 000 do 100 000 razy
mniejszy od rozmiaru atomu.
W jądrze znajdują się dodatnio
naładowane protony oraz
pozbawione ładunku neutrony.
Ładunek protonu (+) jest dokładnie
równy ładunkowi elektronu (-).
Protony odpychają się – co jest
wynikiem oddziaływań
elektrostatycznych, jednak
przyciągające działanie sił jądrowych
stabilizuje protony i neutrony w
jądrze (Rutherford).
Jądro
Kwarki
Hipoteza kwarków: 1964 r, Murray Gell-Mann i
George Zweig.
Teoria, 1973 r: David J. Gross, H. David
Politzer oraz Frank Wilczek – Nobel 2004.
„Kwarki", to wyraz z ostatniej powieści Jamesa
Joyce'a "Finnegan's Wake", gdzie można
przeczytać dziwaczne zdanie: "Trzy kwarki dla
Muster Marka!"
Kwarki - fundamentalne cząstki elementarne
oddziałujące silnie oraz słabo i
elektromagnetycznie. Są fermionami o spinie 1/2
(w jednostkach stałej Plancka).
Istnieje sześć rodzajów kwarków zwanych
zapachami: górny - u, dolny - d, dziwny - s,
powabny - c, piękny (denny) - b oraz prawdziwy
(szczytowy) - t.
Wyróżnia się trzy generacje kwarków: I
generacja - u i d, II generacja - c i s i III
generacja - t i b. Analogiczne generacje można
utworzyć z odpowiednich antykwarków
zamieniając wartości odpowiednich liczb
kwantowych na przeciwne.
Kwarki posiadają ładunek elektryczny ułamkowy
równy 2/3 lub -1/3 ładunku elektronu
.
Kwarki
Kwarkowi można przypisać kolor (R, G, B) –
jest to stan ładunkowy ładunku oddziaływań
silnych.
Kwarki oddziałują poprzez wymianę
gluonów
,
które są nośnikami oddziaływań silnych
kolorowych.
Siła oddziaływania swobodnych kwarków
rośnie z odległością.
Hadrony
•
Ponieważ samodzielnie mogą istnieć tylko cząstki o neutralnym kolorze,
kwarki nie mogą więc istnieć samodzielnie!
•
Obdarzone ładunkiem kolorowym kwarki są uwięzione w grupach –
hadronach.
Hadronami są
proton
i
neutron
.
•
Jedyne dopuszczalne kombinacje kwarków to:
•
cząstki złożone z 3 kwarków – taka cząstka nazywana jest
albo
•
cząstki złożone z kwarka i antykwarka – taka cząstka nazywana jest
Hadrony
Niezwykle zaskakującą cechą hadronów
zbudowanych z najlżejszych kwarków jest to, że
tylko bardzo - bardzo - bardzo niewielka cześć ich
masy pochodzi od kwarków, z których się
składają. Przykładowo proton (uud) ma większą
masę niż suma mas kwarków:
Leptony
Innym rodzajem cząstek materii są leptony.
Chociaż "lepton" oznacza w języku greckim "małą masę",
to lepton tau jest ponad 3000 razy cięższy od elektronu.
Leptony
Leptony wydają się być cząstkami bez jakiejkolwiek
wewnętrznej struktury – a więc teoretycznie byłyby
to cząstki rzeczywiście fundamentalne.
Mion (
µ
) i lepton tau (
τ
) mają ładunek identyczny
jak elektrony, lecz ich masa jest dużo większa.
Innymi leptonami są trzy rodzaje neutrin (
ν
). Są
one elektrycznie obojętne, posiadają niewielką masę
i ich obserwacja jest bardzo trudna.