Οικογένειες Σωματιδίων

Το ηλεκτρόνιο, το νετρίνο του ηλεκτρονίου, και ένα ζευγάρι κουάρκ -τα άνω (up) και κάτω (down)- είναι όλα τα σωματίδια που χρειάζεται κανείς για να φτιάξει τη σταθερή ύλη του Σύμπαντος. Ομως δεν αρκούν για να φτιάξει ολόκληρο το Σύμπαν. Τα φαινόμενα υψηλών ενεργειών που συμβαίνουν ελεύθερα στο Σύμπαν ή δημιουργούνται τεχνητά σε εργαστήρια όπως το CERN, παράγουν μια μεγάλη ποικιλία βραχύβιων σωματιδίων, περισσότερα κουάρκ, σωματίδια όπως το ηλεκτρόνιο και περισσότερα νετρίνα. Μπορούμε να ομαδοποιήσουμε τα σωματίδια αυτά σε δύο «οικογένειες» -τα κουάρκ και τα λεπτόνια- και έχουμε βρει ότι κάθε οικογένεια έχει έξι μέλη. Αυτά είναι τα σωματίδια της ύλης του Καθιερωμένου Προτύπου, όπως αυτό έχει διαμορφωθεί μέχρι σήμερα.

ΚΟΥΑΡΚ	άνω (up)	γοητευτικό (charm)	ψηλό (top)
ΚΟΥΑΡΚ	κάτω (down)	παράξενο (strange)	χαμηλό (bottom)
ΛΕΠΤΟΝΙΑ	ηλεκτρόνιο	μιόνιο	ταυ
ΛΕΠΤΟΝΙΑ	νετρίνο ηλεκτρονίου	νετρίνο μιονίου	νετρίνο ταυ

Αν δούμε καλύτερα τα ηλεκτρικά φορτία και τις μάζες των μελών των δύο αυτών οικογενειών, βλέπουμε ότι μπορούμε να τα ομαδοποιήσουμε σε ζεύγη, με τρία ζεύγη για κάθε οικογένεια.

Σωματίδιο	Μάζα (Gev/c²)	Ηλεκτρ. Φορτίο
u (άνω)	.005	+2/3
d (κάτω)	.01	-1/3
c (γοητευτικό)	1.5	+2/3
s (παράξενο)	0.2	-1/3
t (ψηλό)	180	+2/3
b (χαμηλό)	4.7	-1/3

Σωματίδιο	Mάζα (Gev/c²)	Ηλ. Φορτίο
νετρίνο ηλεκτρονίου	<7x10^-9	0
ηλεκτρόνιο	.000511	-1
νετρίνο μιονίου	<.0003	0
μιόνιο	0.106	-1
νετρίνο ταυ	<.03	0
ταυ	1.7771	-1

Το ηλεκτρόνιο και το νετρίνο του ηλεκτρονίου, το άνω (up) κουάρκ και το κάτω (down) κουάρκ της σταθερής ύλης αποτελούν τα ζεύγη με τη μικρότερη μάζα^. τα άλλα σωματίδια ανήκουν σε βαρύτερα ζεύγη, ή αλλιώς βαρύτερες «γενιές» της οικογένειας.

Πειράματα με τον επιταχυντή συγκρουόμενων δεσμών ηλεκτρονίων ποζιτρονίων (LEP) στο CERN έχουν αποδείξει ότι αυτές είναι όλες οι γενιές σωματιδίων που υπάρχουν. Αυτή η παρατήρηση έχει επιβεβαιωθεί από μετρήσεις της ποσότητας ηλίου (και άλλων ελαφρών στοιχείων) που δημιουργήθηκε στο Σύμπαν κατά τη Μεγάλη Έκρηξη^. εάν υπήρχαν περισσότερες γενιές στο πρώιμο Σύμπαν, θα είχε δημιουργηθεί λιγότερη ποσότητα ηλίου.