Les leptons sont une famille de particules élémentaires qui comprend l’électron, le muon, le tau et leurs neutrinos associés. Comme les quarks, qui composent les protons et les neutrons du noyau atomique, le lepton est un fermion, ce qui signifie qu’il a un spin quantique de ½. D’autres particules fondamentales avec des spins différents sont appelées bosons et interviennent dans les interactions de force entre les fermions. Les fermions, composés du lepton et du quark, sont la viande de la matière, tandis que les bosons sont le squelette.
Par rapport aux quarks, un lepton est léger. La masse d’un électron est 1⁄1836 d’une unité de masse atomique (amu), la masse approximative d’un atome d’hydrogène. La masse non leptonique dans l’atome d’hydrogène provient du noyau. Les deux autres variantes de leptons – le muon et le tau – sont nettement plus lourdes. Le lepton tau pèse presque deux fois plus qu’un proton.
Il existe trois types de leptons, comme mentionné précédemment : l’électron, le muon et le tau. Chacun d’eux est associé à un neutrino – le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tau. Les neutrinos ont une masse presque nulle et aucune charge, et voyagent près de la vitesse de la lumière.
L’électron et les autres leptons de base ont une charge négative, sont plus stables que les neutrinos et peuvent orbiter autour des noyaux atomiques. L’électron est le plus stable des trois et peut être trouvé dans toute la matière conventionnelle. Le muon et le tau sont créés lors d’expériences avec des accélérateurs de particules ou lors d’impacts de rayons cosmiques. Chacune de ces six particules est associée à une antiparticule de charge opposée, ce qui porte le nombre total de leptons à 12. Ces antiparticules sont appelées antiélectrons, antimuons et antitaus.
Lorsque des systèmes contenant des leptons interagissent les uns avec les autres, le nombre total de leptons a tendance à être conservé. La circonstance rare dans laquelle le nombre n’est pas conservé s’appelle l’anomalie chirale. Parfois, les leptons changent de type, mais cela nécessite généralement des énergies élevées et les leptons les plus lourds ne sont pas très stables.