Тау-честичка

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Тау
Составелементарна честичка
Статистикафермионска
Поколениетрета
Заемодејствагравитација, електромагнетизам, слабо
Симбол
τ
Античестичкаантитау (
τ+
)
ОткриенаМартин Луис Перл и др. (1975)[1][2]
Маса1776.82±0.16 MeV/c2[3]
Среден живот2.906(10)×1013 s[3]
Ел. полнеж−1 e[3]
Боен полнежнема
Спин12[3]

Тау (τ), наречена и тау-лептон, тау-честичка или тауонелементарна честичка слична на електронот, со негативен електричен полнеж и спин од 12. Заедно со електронот, мионот, и трите неутрина, е лептон. Како и сите други елементарни честички со половичен спин, тау-честичката има своја античестичка со спротивен полнеж но еднаква маса и спин, што во случајот со тау-честичката е антитау (или уште наречена и позитивно тау). Тау-честичките се обележуваат со
τ
а антитау со
τ+
.

Тау-лептоните имаат животен век од 2.9×1013 s и маса од 1776.82 MeV/c2 (споредено со 105.7 MeV/c2 за миони и 0.511 MeV/c2 за електрони). Бидејќи нивните заемнидејства се многу слични со оние на електроните, тау може да се смета како потешка верзија од електронот. Поради нивната поголема маса, тау-честичките не испуштаат толку многу закочно зрачење како електроните; следствено, тие се потенцијално попродорни, многу повеќе од електроните.

Поради нивниот краток животен век, опсегот на тау воглавно зависи од нивната должина на распаѓање, што е премногу мало за да може да се забележи закочното зрачење. Нивната продорна моќ се појавува само при ултраголема брзина и енергија (енергии над петаелектронволти), кога временската дилатација ја издолжува должината на изминатиот пат.[4]

Како и во случајот со сите останати наелектр5изирани лептони, тау има и соодветно тау-неутрино, кое се означува како ντ.

Историја[уреди | уреди извор]

Тау бил пронајден во 1971 година од страна на Јунг-Су Цаи .[5] Обезбедувајќи ја теоријата за ова откритие, тау бил откриен во низа експерименти меѓу 1974 и 1977 година од страна на Мартин Луис Перл со неговите колеги во Стенфордскиот линиски забрзувачки центар (SLAC) и групата на Берклиевата лабораторија (LBL).[2] Нивната опрема се состоела од тогашниот нов SLAC-ов
e+

e
судирачки прстен, наречен SPEAR, и LBL магнетениот детектор. Тие имале способност да ги детектираат и разликуваат лептоните, хадроните и фотоните. Тие не ги откриле директно тау-честичките, туку откриле аномални настани:

Откриеби се 64 настани од обликот:


e+
+
e

e±
+
μ
+ најмалку две неоткриени честички
за кои не постои конвенционално објаснување.

Потребата да постојат најмалку две неоткриени честички била прикажана со неможноста да се зачува енергијата и импулсот со само една честичка. Сепак, не се откриени ниту други миони, електрони, фотони или хадрони. Било предложено овој настан да е производство и последователно распаѓање на нов пар од честички:


e+
+
e

τ+
+
τ

e±
+
μ
+ 4
ν

Ова беше тешко да се потврди, бидејќи енергијата за производство на парот
τ+

τ
е слична со енергијата на прагот за производство на D-мезонот. Масата и спинот на тау подоцна биле утврдени со работа извршена во DESY-Хамбург со двокракиот спектрометар (DASP) и во SLAC-Стенфорд со директниот електронски бројач (DELCO) при SPEAR.

Симболот τ бил изведен од грчкиот τρίτον (тритон, што значи „трето“ на англиски јазик), бидејќи бил откриен трет наелектризиран лептон.[6]

Мартин Луис Перл ја сподели Нобеловата награда за физика од 1995 со Фредерик Рајнес. На Рајнес наградата му е доделена за неговиот придонес за експериментално откривање на неутриното.

Распад на тау-честичките[уреди | уреди извор]

Фејнманов дијаграм на вообичаениот распад на тау со оддавање на W бозон од последниот слој.

Тау е единствениот летон кој може да се распаѓа во хадрони - другите лептони немаат доволна маса. Како и другите начини на распаѓање на тау, хадронскиот распад се одвива преку слабото заемнодејство.[7]

Распределувањето на доминантните хадронски тау-распади се[3]:

  • 25.52% за распаѓање во наелектризиран пион, неутрален пион и тау-неутрино;
  • 10.83% за распаѓање во наелектризиран пион и тау-неутрино;
  • 9.30% за распаѓање во наелектризиран пион, два неутрални пиони и тау-неутрино;
  • 8.99% за распаѓање во три наелектризирани пиони (од кои два имаат истиот електричен полнеж) и тау-неутрино;
  • 2.70% за распаѓање во три наелектризирани пиони (од кои два го имаат истиот електричен полнеж), неутрален пион и тау-неутрино;
  • 1.05% за распаѓање во три неутрални пиони, наелектризирант пион и тау-неутрино.

Севкупно, тау-лептонот ќе се распаѓа хадронски приближно 64,79% од времето.

Бидејќи бројот на тау-лептонскиот број е зачуван при слаби распади, тау-неутриното секогаш се создава при тау-распади.[7]

Односот на разгранувањето на лептонските тау честички е[3]:

  • 17.82% за распаѓање во тау-неутрино, електрони и електронско антинеутрино;
  • 17.39% за распаѓање во тау-неутрино, мион и мионско антинеутрино.

Сличноста на вредностите на двата разгранувачки коефициенти е последица на универзалноста на лептонот.

Егзотични атоми[уреди | уреди извор]

Предвидено е дека тау-лептонот може да создава егзотични атоми како другите наелектризирани субатомски честички. Еден од таквите, наречен тауонониум аналогно на миониум, се состои од антитауон и електрон:
τ+

e
.[8]

Другиот е атом е ониум
τ+

τ
наречен „вистински тауониум“ и е тешко да се забележи поради исклучителниот краток животен век на тау при ниски (нерелативистички) енергии потребни за да се создаде овој атом. Неговото откривање е важно за квантната електродинамика.[8]

Поврзано[уреди | уреди извор]

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. L. B. Okun (1980). Leptons and Quarks. V.I. Kisin (trans.). North-Holland Publishing. стр. 103. ISBN 978-0444869241. 
  2. 2,0 2,1 Perl, M. L.; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; и др.. Evidence for Anomalous Lepton Production in
    e+

    e
    Annihilation
    . „Physical Review Letters“ том  35 (22): 1489. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489. Bibcode1975PhRvL..35.1489P.
     
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 J. Beringer et al. (Particle Data Group). „Leptons“. Review of Particle Physics. „Journal of Physics G“ том  86 (1): 581–651. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. Bibcode2012PhRvD..86a0001B. http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.86.010001. 
  4. D. Fargion; P.G. de Sanctis Lucentini; M. de Santis; M. Grossi. Tau air showers from Earth. „The Astrophysical Journal“ том  613 (2): 1285–1301. doi:10.1086/423124. Bibcode2004ApJ...613.1285F. 
  5. Tsai, Yung-Su (1 ноември 1971 г). Decay correlations of heavy leptons in e+ + e → l+ + l. „Physical Review D“ том  4 (9): 2821. doi:10.1103/PhysRevD.4.2821. Bibcode1971PhRvD...4.2821T. 
  6. M.L. Perl (1977). „Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton“ (PDF). Во T. Thanh Van. Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. SLAC-PUB-1923. 
  7. 7,0 7,1 Riazuddin. Non-standard interactions. „NCP 5th Particle Physics Sypnoisis“ том  1 (1): 1–25. http://www.ncp.edu.pk/docs/snwm/Riazuddin_Non_Standartd_Interaction.pdf. 
  8. 8,0 8,1 Brodsky, Stanley J.; Lebed, Richard F.. Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ+μ). „Physical Review Letters“ том  102 (21): 213401. doi:10.1103/PhysRevLett.102.213401. PMID 19519103. Bibcode2009PhRvL.102u3401B. 

Надворешни врски[уреди | уреди извор]