Տաու (մասնիկ)

Տաու (τ), տաու լեպտոն, տաու մասնիկ կամ տաոն, տարրական մասնիկ, նման է էլեկտրոնին բացասական էլեկտրական լիցքով և ¹⁄₂ սպինով։ Էլեկտրոնի, մյուոնի և երեք նեյտրինոների հետ դասվում է լեպտոնների շարքին։ Ինչպես բոլոր տարրական մասնիկները, տաուն նույնպես ունի համապատասխան հակամասնիկը՝ հակառակ լիցքով, բայց նույն զանգվածով և սպինով։ Տաուի հակամասնիկը կոչվում է «հակատաու» (երբեմն՝ «դրական տաու»)։ Տաու մասնիկները նշանակվում են τ⁺ և τ^-։

Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Տաու (այլ կիրառումներ)

Արագ փաստեր Ենթադաս, Տեսակ ...

Ենթադաս charged lepton?^[1] և տարրական մասնիկներ

Տեսակ ներատոմային մասնիկ

Դասակարգում Ֆերմիոն

Կազմություն

Անվան այլ կիրառումների համար տե՛ս՝ Տաու (այլ կիրառումներ)

Արագ փաստեր Ենթադաս, Տեսակ ...

Տաու, տաու լեպտոն, տաոն
Ենթադաս	charged lepton?^[1] և տարրական մասնիկներ
Տեսակ	ներատոմային մասնիկ
Դասակարգում	Ֆերմիոն
Կազմություն	Տարրական մասնիկ
Վիճակագրություն	Ֆերմիոնային
Սերունդ	Երրորդ
Հիմնարար փոխազդեցություններ	Էլեկտրամագնիսականություն Ձգողականություն Թույլ փոխազդեցություն
Նշանակումը	${\tau }^{-}$
Հակամասնիկ	Հակատաու ( ${\tau }^{+}$ )
Հայտնագործում	Մարտին Լուիս Պերլ և այլք, 1975 թ․^[2]^[3]
Զանգված	1776.82±0.16 ՄէՎ/c²^[4]
Կյանքի տևողություն	2.906(10)×10^-13 վ^[4]
Էլեկտրական լիցք	−1e^[4]
Սպին	¹⁄₂^[4]
Մոնտե Կարլո դրույթով համար	15

Փակել

Տաու լեպտոնների կյանքի տևողությունը 2.9×10⁻¹³ վ է, զանգվածը՝ 1776.82 ԳէՎ/c² (մյուոնի զանգվածը 105.7 ՄէՎ/c² է, էլեկտրոնինը՝ 0.511 ՄէՎ/c²)։ Քանի որ տաուի փոխազդեցությունները շատ նման են էլեկտրոնների փոխազդեցություններին, այն կարելի է համարել էլեկտրոնի ծանր տեսակը։ Մեծ զանգվածի պատճառով տաու մասնիկը էլեկտրոնի նման հաճախ չի ենթարկվում արգելակման ճառագայթման, այդ պատճառով այն ունակ է մեծ ներթափանցման՝ համեմատած էլեկտրոնների հետ։ Սակայն կյանքի կարճ տևողության պատճառով տաուի թափանցելիության ունակությունը ի հայտ է գալիս միայն գերբարձր՝ ՊէՎ-ից (պետաէլեկտրոնվոլտ, 10¹⁵ էՎ) բարձր էներգիաների դեպքում^[5]։

Ինչպես մյուս լիցքավորված լեպտոնները, տաուն ունի իրեն զուգակցված նեյտրինո՝ տաու-նեյտրինո։

Տաու մասնիկը հայտնաբերել է Մարտին Լուիս Պերլը 1974-1977 թթ․ անցկացված մի շարք փորձերի արդյունքում, Ստանֆորդի գծային արագացուցչային կենտրոնի և Բերկլիի ազգային լաբորատորիայի խմբի հետ^[3]։ Տրոհման հաջորդական մեխանիզմը հետևյալն է՝

e⁺ + e^- → τ⁺+ τ^- → e^± + μ^∓ + 4ν։

Մասնիկն իր անունը և τ նշանակումը ստացել է հունարեն τρίτον (տրիտոն՝ երրորդ բառից), քանի որ հայտնաբերված երրորդ լիցքավորված լեպտոնն էր^[6]։

Մարտին Պերլը 1995 Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ ստացավ Ֆրեդերիկ Ռայնեսի հետ միասին։ Վերջինից մրցանակը շնորհվեց նեյտրինոյի բացահայտման համար։

Տաու մասնիկը միակ լեպտոնն է, որ կարող է տրոհվել հադրոնների․ մյուս լեպտոնները դրա համար բավարար զանգված չունեն։ Տրոհումը ընթանում է թույլ միջուկային ուժերի միջոցով^[7]։

Տաու մասնիկի հադրոնային տրոհումները ընթանում են հիմնականում հետևյալ ճյուղային հարաբերակցություններով^[4]․

25.52%- տրոհում լիցքավորված պիոնի, չեզոք պիոնի և տաու նեյտրինոյի,
10.83% տրոհում լիցքավորված պիոնի և տաու նեյտրինոյի,
9.30% տրոհում լիցքավորված պիոնի, երկու չեզոք պիոնների և տաու նեյտրինոյի,
8.99% տրոհում երեք լիցքավորված պիոնների (որոնցից երկուսի լիցքը նույնն է) և տաու նեյտրինոյի,
2.70% տրոհում երեք լիցքավորված պիոնների,
1.05% տրոհում երեք չեզոք պիոնների, լիցքավորված պիոնի և տաու նեյտրինոյի։

Ընդհանրապես տաու լեպտոնը հադրոնային ճանապարհով տրոհվում է մոտ 64.79% դեպքում։

Քանի որ թույլ տրոհումների ժամանակ տաոնային լեպտոնային թիվը պահպանվում է, երբ տաու մասնիկը տրոհվում է մյուոնի կամ էլեկտրոնի, տաու նեյտրինո է առաջանում^[7]

Սովորական մաքուր լեպտոնային տաու տրոհումների ճյուղային հարաբերակցությունը հետևյալն է^[4]

17.82% տրոհում տաու նեյտրինոյի, էլեկտրոնի և էլեկտրոնային հականեյտրինոյի,
17.39% տրոհում տաու նեյտրինոյի, մյուոնի և մյուոնային հականեյտրինոյի։

Այս թվերի մոտիկությունը պայմանավորված է լեպտոնային ունիվերսալությամբ։

Կանխատեսվում է, որ տաու լեպտոնը կազմում է էկզոտիկ ատոմներ, ինչպես մյուս լիցքավորված ներատոմային մասնիկները։ Դրանցից մեկը կոչվում է տաուոնիում՝ մյուոնիումի համանմանությամբ, կազմված է հակատաոնից և էլեկտրոնից, τ⁺e^-^[8]

Այդպիսի ատոմ է նաև օնիումը՝ τ⁺τ^- որը կոչվում է իսկական տաոնիում և որը դժվար է հայտնաբերել։ Նրա հայտնաբերումը կարևոր է քվանտային էլեկտրադինամիկայի համար^[8]։

[1]
Tanabashi M., R.M. Barnett, Nakamura K., Carena M., Basaglia T., Cerri A., Chakraborty D., J.J. Beatty, Cowan G., Dahl O. et al. Review of Particle Physics // Phys. Rev. D / American Physical Society — APS, 2018. — Vol. 98, Iss. 3. — P. 36. — ISSN 1550-7998; 1550-2368; 0556-2821; 1089-4918; 2470-0010 — doi:10.1103/PHYSREVD.98.030001
[2]
L. B. Okun (1980). Leptons and Quarks. V.I. Kisin (trans.). North-Holland Publishing. էջ 103. ISBN 978-0444869241.
[3]
Perl, M. L.; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; և այլք: (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.
[4]
J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012). «Review of Particle Physics». Journal of Physics G. 86 (1): 581–651. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. {{cite journal}}: |chapter= ignored (օգնություն)
[5]
D. Fargion, P.G. De Sanctis Lucentini, M. De Santis, M. Grossi (2004). «Tau Air Showers from Earth». The Astrophysical Journal. 613 (2): 1285. arXiv:hep-ph/0305128. Bibcode:2004ApJ...613.1285F. doi:10.1086/423124.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)
[6]
M.L. Perl, Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton, SLAC-PUB-1923, 1977․
[7]
Riazuddin (2009). «Non-standard interactions» (PDF). NCP 5th Particle Physics Sypnoisis. Islamabad,: Riazuddin, Head of High-Energy Theory Group at National Center for Physics. 1 (1): 1–25. Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2016 թ․ մարտի 3-ին.{{cite journal}}: CS1 սպաս․ հավելյալ կետադրություն (link)
[8]
Brodsky, Stanley J.; Lebed, Richard F. (2009). «Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ⁺μ⁻)». Physical Review Letters. 102 (21): 213401. arXiv:0904.2225. Bibcode:2009PhRvL.102u3401B. doi:10.1103/PhysRevLett.102.213401.