Ces leptons, comme tous les fermions, se répartissent suivant trois générations qui ne diffèrent l'une de l'autre que par la masse, plus élevée à chaque génération (de gauche à droite sur le tableau).
Seules les particules de première génération forment la matière ordinaire, i.e. l'électron et son neutrino.
En effet, les particules de deuxième et troisième générations sont instables et se désintègrent rapidement en particules de première génération, plus légères.
2. Les nombres leptoniques suivants ont été introduits par la suite pour expliquer certaines désintégrations :
$L_{\displaystyle e}$, le nombre électronique, $L_{\displaystyle e}=+1$ pour la particule et $L_{\displaystyle e}=-1$ pour l'antiparticule ;
$L_{\displaystyle\mu}$, le nombre muonique, $L_{\displaystyle \mu}=+1$ pour la particule et $L_{\displaystyle \mu}=-1$ pour l'antiparticule ;
$L_{\displaystyle\tau}$, le nombre tauique, $L_{\displaystyle \tau}=+1$ pour la particule et $L_{\displaystyle \tau}=-1$ pour l'antiparticule.
Capture de neutrino
(Figure : vetopsy.fr)
Chaque nombre est conservé séparément.
Par exemple, pour $L=-1$, $\bar\nu_{\displaystyle\mu}+p\nrightarrow n+e^+$ est impossible, alors que $\bar\nu_{\displaystyle e}+p\rightarrow n+e^+$ est possible.
Dans le premier cas, $L_{\displaystyle e}(\bar\nu_{\displaystyle\mu})+L_{\displaystyle e}(p)=0\rightarrow L_{\displaystyle e}(n)+L_{\displaystyle e}(e^+)=-1$.
Dans le deuxième cas, $L_{\displaystyle e}(\bar\nu_{\displaystyle e})+L_{\displaystyle e}(p)=-1\rightarrow L_{\displaystyle e}(n)+L_{\displaystyle e}(e^+)=-1$.
Par exemple, certains muons se désintègrent en électron et en photons : $\mu^-\rightarrow e^-+\gamma$ où $L:1\rightarrow1+0$ et $L_{\displaystyle e}:0\rightarrow1+0$ et $L_{\displaystyle \mu}:1\rightarrow0+0$.
Ces états diffèrent de leurs états propres de masse $\nu_i$ - $\nu_1$, $\nu_2$ et $\nu_3$ -.
C'est la matrice PMNS ou matrice de Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata, équivalent pour les neutrinos de la matrice CKM des quarks, qui décrit la probabilité qu’a un neutrino donné de saveur $\alpha$ de se retrouver avec une masse propre $i$.
Cela impose qu'il ne peut y avoir de mélanges de leptons de différentes générations, i.e. saveurs, comme il en existe chez les quarks lors de l'interaction faible.
Les dernières expériences montrent que la somme des masses des trois neutrinos ne doit pas dépasser 0,13 eV : un électron a une masse environ 4 millions de fois plus grande (La masse des neutrinos cernée par l'étude des galaxies 2016), ce qui a pour conséquence qu'on est pas près de détecter la particule de Majorama.
Hélicité
(Figure : vetopsy.fr)
Spin des leptons
1. Le spin des leptons est de $ S=1/2$, et sa projection selon l'axe quantique $ z$ est $ m_s\pm1/2$.
2. L'hélicité est la projection du spin $\vec S$ d'une particule sur la direction de son mouvement $\vec p$ (hélicité).
Les neutrinos ont une hélicité gauche ($\mathcal H=-1$) et leurs antiparticules une hélicité droite ($\mathcal H=+1$).
On ne trouve pas de neutrinos droits et d'antineutrinos gauches.
Contrairement aux particules sans masse, pour les particules massives, la chiralité et l'hélicité ne sont pas identiques, i.e. il y a quatre solutions de l'équation de Dirac. En changeant de repère, les directions du mouvement de la particule peuvent s'inverser alors que sa chiralité est invariante.
Chiralité d'une particule massive
(Figure : vetopsy.fr d'après quantumdiaries)
Dans l'électrodynamique quantique ou la chromodynamique quantique, les fermions gauches et droits sont traités de manière identique : la masse est très faible par rapport à l'énergie et les deux termes sont souvent synonymes.
Dans le modèle standard, les seuls fermions gauches sont soumis à l'interaction faible, les neutrinos droits n'existent pas.
Charge électrique des leptons
1. Les leptons chargés - électron, muon et tau - ont une charge électrique élémentaire égale à $-1$.
2. Les neutrinos sont neutres, donc ne sont soumis qu'à l'interaction faible et à la gravitation, qui sont négligeables dans les conditions normales, d'où leur fort pouvoir de pénétration.