경입자

전자기력·약력·중력에만 관여하며 강력에는 관여하지 않는다. 경입자는 모두 페르미온이기 때문에 양자역학에서 고유 각운동량을 나타내는 스핀값이 반정수(1/2, 3/2, 5/2……)이다. 또 파울리의 배타원리에 따라 2개의 경입자가 똑같은 양자 상태를 가질 수 없으며, 기본입자이기 때문에 더 작은 물질로 쪼개지지 않는다.

경입자는 전자·뮤온·타우로 나누어진다. 이들은 모두 음전하를 띠며 각각 질량이 다르다. 전자는 가장 가벼운 경입자로 양성자의 질량에 비해 0.0005배 질량을 갖는다. 뮤온은 전자보다 약 200배, 타우는 전자보다 약 3,700배 무겁다.

경입자는 전자중성미자(electro-neutrino)·뮤중성미자(mu-neutrino)·타우중성미자(tau-neutrino)와 같이 전하도 띠지 않고 질량도 있는지 없는지 애매하며 2중상태로 존재하는 서로 연관된 중성미자를 가진다. 더군다나 중성미자를 포함한 모든 경입자는 반경입자라 부르는 반입자를 갖는다.

반경입자는 질량만 경입자와 같고 그밖의 모든 성질은 반대이다. 경입자는 반응과정에서 그 수가 늘 보존된다. 수식으로 나타내면 경입자의 수에서 반경입자의 수를 뺀 총수 L은 늘 같은 값이다. 또한 각 형태의 경입자들은 각각 그 수가 거의 보존된다. 예를 들어 전자와 전자중성미자의 수, 뮤온과 뮤중성미자의 수는 서로 따로따로 보존된다. 현재 이 보존법칙이 어긋난 확률은 1/1,000,000 정도다.

전자기력과 약력을 합한 와인버그 살람(Weinberg-Salam) 통일장 이론이 1960년대 후반에 발표되어 경입자의 상호작용이 더 잘 이해되었다. 그러나 이 이론도 아직 많은 새로운 문제를 제기하고 있다. 최근 시도되는 약력과 전자기력을 강력과 합하는 이론에도 역시 의문점이 남아 있다. 이 이론에서는 위에서 말한 경입자 수 보존법칙과 같은 종류의 법칙이 강력을 매개하는 페르미온인 중입자에도 성립한다.

새로운 '대통일이론'(grand unified theory)에 따르면 양성자가 쪼개져서 경입자와 다른 입자가 생기므로 경입자와 중입자 수 보존법칙이 깨지는 결과를 빚게 된다. 그러나 중입자 수 B에서 경입자 수 L을 뺀 값 'B－L'은 보존된다.→ 게이지 이론, 페르미온