Википедија

Тау лептон

Тау лептон, такође познат као тау честица, тауон или просто тау је једна од елементарних честица са спином од ½ и негативним наелектрисањем. Тау је једна врста лептона заједно са електроном, мионом и њихова 3 неутрина. Он се обележава симболом τ−. Открио га је 1995. научник Мартин Луис Перл који је за то откриће добио Нобелову награду. Као и остали наелектрисани лептони тау има свој неутрино који се обележава са ντ. Антитау или позитивни тау је античестица која му одговара и која има исту масу и спин али супротно наелектрисање и обележава се знаком τ+.

τ
КомпозицијаЕлементарна честица
Статистикефермионске
Генерацијатрећа
Интеракцијегравитациона, електромагнетна, слаба
Симболτ−
Античестицаантитау (τ+)
ОткривенМартин Луис Перл ет ал. (1975)[1][2]
Маса1776,86±0,12 МеВ/ц2[3]
Средњи полуживот(2,903±0,005)×10−13 с[3]
Наелектрисање−1 е[3]
Боја набојанема
Спин1/2[3]
Слаби изоспинЛХ: −1/2, РХ: 0
Слаби хипернабојЛХ: -1, РХ: −2
Стандардни модел елементарних честица где су фермиони у прве 3 колоне

Тау честица наелектрисана и стога на њу делује електромагнетна сила далеко јаче него гравитациона сила. Занимљиво је да је тау много масивнији него сто се очекивало. Испоставило се да је енергија потребна да се створи пар тау честица 3,6 GeV што значи да му је маса мировања 1,8 GeV. То је око 2 пута већа маса него маса протона и чак око 4000 пута већа од масе електрона. Због тако велике масе тау лептон има време живота од само 2,9×10−13 s. Због сличних карактеристика тау честице реагују са другим честицама скоро исто као и електрони. Једна од већих разлика је да имају мање закочно зрачење од електрона због њихове веће масе. То закочно зрачење је такође тешко измерити због кратког времена живота тау честице.[4]

Историја

уреди

Потрага за тауом започела је 1960. године у ЦЕРН-у од стране групе Болоња-ЦЕРН-Фраскати (БЦФ) коју је предводио Антонино Зичичи. Зичичи је дошао на идеју о новом секвенцијалном тешком лептону, који се сада зове тау, и изумео је метод претраживања. Он је извео експеримент у АДОНЕ постројењу 1969. када је његов акцелератор постао оперативан; међутим, акцелератор који је користио није имао довољно енергије да истаживање тау честицу.[5][6][7]

Тау је независно антиципиран у чланку Јунг-су Тсаја из 1971. године.[8] У 20. веку или тачније од 1970-1980 на универзитету у Станфорду, Мартин Луис Перл је у низу експеримената који су се састојали од сударања електрона и позитрона приметио да недостаје енергија након таквих судара.[2] Пошто ниједна друга честица није била детектована претпоставио је да је то пар неких нових честица.

е+ + е− → е± + μ∓ + најмање две неоткривене честице

Потреба за најмање две неоткривене честице показала се немогућношћу очувања енергије и импулса само са једном. Међутим, нису откривени други миони, електрони, фотони или хадрони. Предложено је да је овај догађај био продукција и каснији распад новог пара честица:

е+ + е− → τ+ + τ− → е± + μ∓ + 4ν

Ово је било тешко да се докаже јер је енергија која је потребна да се створи пар тауона и антитауона слична енергији потребној да се створи D мезон.[9][10] Каснији експерименти у Хамбургу и на Станфорду су пронашли масу и спин тау лептона. Симбол τ је додељен због грчке речи τρίτον што значи трећи, јер је био трећи откривен лептон.[11] Након открића тау честице почео је лов на тау неутрине јер сваки лептон настаје из судара његових неутрина, што значи да морају постојати тау неутрини који стварају тау честице. Нису успели да директно уоче тау неутрино због његових карактеристика, а то су: нема електрични набој као и сви други неутрини, и има веома малу масу што му омогућава да се креће брзином блиском брзини светлости. Иако нису успели да их директно посматрају, доказали су њихово постојање помоћу посматрања њихових интеракција.

Мартин Луис Перл је поделио Нобелову награду за физику 1995. са Фредериком Рајнсом. Потоњем је додељен његов део награде за експериментално откриће неутрина.

Распад

уреди
 
Фајнманов дијаграм који показује распад тау лептона при коме се ствара W бозон

Постоји више начина на које тауон може да се распадне, и он је једини од лептона који може да се распадне на хадроне јер други немају довољно велику масу. Највеће шансе има распад где настану тау неутрино, електрон и електронски антинеутрино (17,82%) и распад где настану тау неутрино, мион и мионски антинеутрино (17,39%).

Егзотични атоми

уреди

Тау честице могу да граде неке врсте атома који се зову егзотични атоми. Егзотични атоми су атоми код којих је једна од честица замењена неком другом честицом истог наелектрисања. Тауони могу да граде две врсте оваквих атома. Једна је тауонијум, који се састоји од антитауона и електрона: τ+е−.[12] Други је онијум атом τ+τ− који се назива прави тауонијум. Он се тешко може детектовати услед екстремно кратког животног века тау честица на ниским (нерелативистичким) енергијама неопходним да се формира овај атом. Његова детекција је важна за квантну електродинамику.[12]

Референце

уреди
  1. ^ L. Б. Окун (1980). Лептонс анд Qуаркс. V.I. Кисин (транс.). Нортх-Холланд Публисхинг. стр. 103. ИСБН 978-0444869241. 
  2. ^ а б Перл, M. L.; Абрамс, Г.; Боyарски, А.; Бреиденбацх, M.; Бриггс, D.; Булос, Ф.; Цхиноwскy, W.; Дакин, Ј.; et al. (1975). „Evidence for Anomalous Lepton Production in e+e− Annihilation”. Physical Review Letters. 35 (22): 1489. Bibcode:1975PhRvL..35.1489P. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489. 
  3. ^ а б в г M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). „Review of Particle Physics”. Physical Review D. 98 (3): 030001. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001. 
  4. ^ Fargion, D.; de Sanctis Lucentini, P.G.; de Santis, M.; Grossi, M. (2004). „Tau air showers from Earth”. The Astrophysical Journal. 613 (2): 1285—1301. Bibcode:2004ApJ...613.1285F. S2CID 119379401. arXiv:hep-ph/0305128  . doi:10.1086/423124. 
  5. ^ Zichichi, A. (1996). „Foundations of sequential heavy lepton searches”. Ур.: Newman, H.B.; Ypsilantis, T. History of Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics. NATO ASI Series (Series B: Physics). 352. Boston, MA: Springer. стр. 227—275. 
  6. ^ 't Hooft, Gerard (1996). In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press. стр. 111. 
  7. ^ Ricci, R.A.; Barnabei, O.; Monaco, F. Roversi; Maiani, L. (5. 6. 1998). The Origin of the Third Family: In honour of A. Zichichi on the XXX anniversary of the proposal to search for the third lepton at Adone. World Scientific Series in 20th Century Physics. 20. Singapore: World Scientific Publishing. ISBN 9810231636.  ISBN 978-9810231637
  8. ^ Tsai, Yung-Su (1971-11-01). „Decay correlations of heavy leptons in e+ + e− → ℓ+ + ℓ−”. Physical Review D. 4 (9): 2821. Bibcode:1971PhRvD...4.2821T. doi:10.1103/PhysRevD.4.2821. 
  9. ^ Nave, G., ур. (2016). „D meson”. Department of Physics & Astronomy. HyperPhysics. Atlanta, GA: Georgia State University. 
  10. ^ Wohl, C.G. (1984). „Review of Particle Physics” (PDF). Reviews of Modern Physics. Particle Data Group. 56 (2, Part II). doi:10.1103/RevModPhys.56.S1. 
  11. ^ Perl, M.L. (6—18. 3. 1977). „Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton” (PDF). Ур.: Van, T. Thanh; Orsay, R.M.I.E.M. Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. XII Rencontre de Moriond. Flaine, France (објављено април 1977). SLAC-PUB-1923. Приступљено 2021-03-25. 
  12. ^ а б Brodsky, Stanley J.; Lebed, Richard F. (2009). „Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ+μ−)”. Physical Review Letters. 102 (21): 213401. Bibcode:2009PhRvL.102u3401B. PMID 19519103. arXiv:0904.2225  . doi:10.1103/PhysRevLett.102.213401. 

Literatura

уреди

Спољашње везе

уреди
 
Тау лептон на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wiki.x.io/w/index.php?title=Tau_lepton&oldid=27893539”