Un leptón es un fermión que puede ser neutro o presentar carga eléctrica y que no es afectado por la interacción fuerte. Se trata de una partícula elemental debido que su descomposición en otras de mayor simpleza no resulta posible.
Cabe destacar que la interacción fuerte es una de las fuerzas fundamentales reconocidas en el modelo estándar de física de partículas junto a la gravedad, la interacción electromagnética y la interacción débil. En este caso, es la fuerza que conserva la unión de los neutrones y los protones en el núcleo atómico. El leptón, como ya indicamos, no experimenta este tipo de interacción.
Concepto de leptón
Para comprender qué es un leptón, es necesario primero tener en claro varias nociones. Debe considerarse que, en la física, una partícula es un elemento muy pequeño al que se le pueden atribuir propiedades químicas y físicas.
Existen distintos tipos de partículas según sus características. Las partículas elementales constituyen el componente básico de la materia: estas partículas no están compuestas por otras de menor tamaño ni poseen estructura interna.
En la actualidad se considera que las partículas elementales son el leptón, el quark y el bosón gauge. Si nos centramos en los leptones y los quarks, se los califica como fermiones. Un fermión tiene espín semientero y se encuentra sujeto al llamado principio de exclusión de Pauli.
Los leptones, por otra parte, cuentan con diversas propiedades intrínsecas. La masa, el espín y la carga eléctrica son algunas de ellas.
Clasificación según el tipo
Los físicos reconocen seis tipos de leptones. Cada tipo constituye un sabor; los sabores, a su vez, se agrupan en tres generaciones.
Los leptones electrónicos componen la primera generación e incluyen al eléctron y al neutrino electrónico. Los leptones muónicos, en tanto, son la segunda generación: en este grupo aparecen el muón y el neutrino muónico. Finalmente la tercera generación es la de los leptones tauónicos, con el tau o tauón y el neutrino tauónico.
El leptón cargado que exhibe la masa más pequeña es el electrón, que se caracteriza por su estabilidad. Los tauones y los muones tienen mayor peso y pueden convertirse en neutrones o electrones a través de la desintegración de partículas.
Otro dato a considerar es que, entre los leptones con carga, los electrones son los fermiones de mayor presencia en el universo. Los tauones y los muones, en tanto, solamente se pueden generar apelando a un acelerador de partículas o a través de una colisión de alta energía.
Por otra parte, hay que subrayar que cada uno de los sabores del leptón tiene su antipartícula. El antileptón es un leptón con propiedades que tienen la misma magnitud aunque signo opuesto. Así hay un antineutrino, un antimuón y un antitauón.
Descubrimiento de los leptones
El primer acercamiento a los leptones tuvo lugar en la mitad del siglo XIX, cuando diversos físicos teorizaron sobre la existencia del electrón. El descubrimiento finalmente fue concretado por el inglés J.J. Thomson en 1897.
Casi cuatro décadas después, en 1936, el estadounidense Carl David Anderson pudo descubrir el muón, aunque en el momento lo clasificó como un mesón. Luego advirtió que era una especie de electrón con más masa. Recién en 1947 se postuló la idea de leptón para aludir a un grupo familiar de partículas.
Antes, en 1930, el austríaco Wolfgang Pauli propuso la existencia del neutrino electrónico, que pudo observarse en 1956. En 1962 se descubrió el neutrino muón y en los `70, el tauón. En cuanto al neutrino tau, se descubrió en 2000.
El número leptónico
Se conoce como número leptónico a la cifra que se obtiene al restarle el número de antileptones al número de leptones. También conocido como carga leptónica, se trata de un número cuántico de tipo aditivo ya que su suma se mantiene en las interacciones.
A todos los leptones se les atribuye el valor +1, mientras que los antileptones disponen asignado el valor -1. En el caso de las partículas que no son leptónicas, el valor es 0.
Cada resaltar que también se puede referir al número tauónico (para el tau y el neutrino tau), el número muónico (para el muón y el neutrino muónico) y el número electrónico (para el electrón y el neutrino electrónico). La asignación de valores es la misma: +1 para las partículas del conjunto familiar, -1 para aquellas que son antipartículas y 0 para partículas no leptónicas o leptones de otras familias.
Se menciona como ley de conservación de números leptónicos al principio del modelo estándar de la física de partículas que sostiene que el número leptónico se mantiene constante en el marco de una interacción. De todos modos, se reconocen ciertas excepciones.
El leptón en Grecia
Es interesante señalar que el término leptón también se usa más allá de la física. Así se denomina a las fracciones de algunas divisas en Grecia.
También nombrada como leptó o leptá, en la Antigua Grecia el leptón aludía a una moneda de escaso valor, independientemente de la divisa. Más cerca en el tiempo, el leptón se refirió al 1/100 de un fénix, una dracma e incluso un euro.