타우(입자)

Tau (particle)
현재 kaon으로 식별되는 δ– δ 퍼즐의 δ+ 입자와 혼동하지 마십시오.
타우온
구성.소립자
통계 정보페르미온
가족렙톤
시대셋째
상호 작용중력, 전자기, 약점
기호.
τ−
반입자안티토+
())
발견된마틴 루이스 펄 외 [1][2]연구진(1975년)
덩어리1776.86±0.12MeV/c2[3]
평균 수명(2.903±0.005)×10초−13[3]
전하- 1 e[3]
색전하없음.
스핀1/2[3]
약한 아이소스핀좌측: -1/2, 우측: 0
약한 하이퍼차지좌측: -1, 우측: -2

타우 렙톤, 타우 입자 또는 타우온이라고도 불리는 타우는 음전하와 1/2의 스핀을 가진 전자와 유사한 소립자이다.전자, 뮤온, 세 개의 중성미자처럼 타우는 렙톤이고, 반정수 스핀을 가진 모든 소립자와 같이, 타우는 반대 전하를 가지지만 질량과 스핀은 같다.타우의 경우, 이것은 "안티타우"입니다.타우 입자는 기호 θ−
, 반입자는 기호 θ로+
나타낸다.

타우 렙톤의 수명은 2.9×10초이고−13 질량은 1776.86 MeV/c입니다2(뮤온의 경우 105.66 MeV/c2, 전자의 경우 0.511 MeV/c에 비해2).그들의 상호작용이 전자의 그것과 매우 유사하기 때문에, 타우는 훨씬 더 무거운 전자 버전이라고 생각할 수 있다.타우 입자는 질량이 크기 때문에 전자만큼 많은 브렘스스트렁 방사선을 방출하지 않습니다. 결과적으로 전자보다 훨씬 더 높은 투과성을 가질 수 있습니다.

타우의 수명이 짧기 때문에 타우의 범위는 주로 붕괴 길이에 따라 결정되는데, 붕괴 길이가 너무 작아서 눈에 띄지 않습니다.투과력은 시간 확장이 그렇지 않으면 [4]매우 짧은 경로 길이를 연장할 때 초고속 및 에너지(페타 일렉트론볼트 에너지 위)에서만 나타난다.

다른 하전 렙톤의 경우와 마찬가지로 타우에는 δ로
τ 나타나는 관련 타우 중성미자가 있다.

역사

타우 연구는 1960년 CERN에서 안토니노 지치치가 이끄는 BCF(Bologna-CERN-Frascati) 그룹에 의해 시작되었습니다.지치치는 현재 타우라고 불리는 새로운 시퀀셜 헤비 렙톤의 아이디어를 떠올렸고 검색 방법을 발명했다.그는 가속기가 작동하기 시작한 1969년 ADONE 시설에서 실험을 수행했지만 그가 사용한 가속기는 타우 [5][6][7]입자를 찾기 위한 충분한 에너지가 없었다.

타우는 Yung-su Tsai의 [8]1971년 기사에서 독립적으로 예측되었다.이 발견에 대한 이론을 제시하면서, 타우는 마틴 루이스 펄이 스탠포드 선형 가속기 센터 (SLAC)와 로렌스 버클리 국립 연구소 (LBL)[1] 그룹의 그의 동료들과 함께 1974년에서 1977년 사이의 일련의 실험에서 발견되었다.그들의 장비는 SLAC의 당시 새로운 전자-양전자 충돌 고리인 SPEAR와 LBL 자기 검출기로 구성되었다.그들은 렙톤, 강입자, 광자를 탐지하고 구별할 수 있었다.그들은 타우를 직접 감지하지는 못했지만, 오히려 이례적인 사건들을 발견했다.

"우리는 이 형식의 64개의 이벤트를 발견했습니다.


e+
 + e−
 → e±
 + μ∓
 + 2개 이상의 미검출 입자

"그것에 대해서는, 종래의 설명이 없습니다."

검출되지 않은 입자가 적어도 두 개 필요하다는 것은 단 한 개로 에너지와 운동량을 보존할 수 없는 것으로 나타났다.그러나 다른 뮤온, 전자, 광자, 하드론은 검출되지 않았다.이 사건은 새로운 입자 쌍의 생성 및 후속 붕괴라고 제안되었다.


e+
 + e−
 → µ+
 + µ−
 → e±
 + μ∓
 + 4µ

이것은 검증이 어려웠습니다.이것은+

−
, 「」쌍을 생성하기 위한 에너지가 D중간자 생성의 문턱값과 비슷하기 때문입니다.타우의 질량과 스핀은 DASP(Double Arm Spectrometer)와 SLAC-Stanford(SPIRE Direct Electron Counter: DELCO)에서 수행된 작업을 통해 확인되었습니다.

The symbol τ was derived from the Greek τρίτον (triton, meaning "third" in English), since it was the third charged lepton discovered.[9]

마틴 루이스 펄은 1995년 프레드릭 라인스와 함께 노벨 물리학상을 수상했다.후자는 중성미자의 실험적인 발견으로 상을 받았다.

타우 붕괴

오프셸W 보손 방출에 의한 타우 붕괴의 파인만도

타우는 강입자로 붕괴할 수 있는 유일한 렙톤이다. 다른 렙톤은 필요한 질량을 가지고 있지 않다.타우의 다른 붕괴 모드와 마찬가지로 하드론 붕괴는 약한 [10][a]상호작용을 통해 이루어집니다.

주요 하드론 타우 붕괴의 분기 분율은 다음과 같습니다.[3]

  • 하전 파이온, 중성 파이온 및 타우 중성미자로의 붕괴에 대한 25.49%
  • 하전 파이온 및 타우 중성미자로의 붕괴에 대한 10.82%
  • 하전 파이온, 중성 파이온 2개 및 타우 중성미자로의 붕괴에 대한 9.26%
  • 3개의 전하 파이온(이 중 2개는 동일한 전하) 및 타우 중성미자로의 붕괴에 대한 8.99%
  • 3개의 전하 파이온(이 중 2개는 동일한 전하), 중성 파이온 및 타우 중성미자로의 붕괴에 대한 2.74%
  • 세 개의 중성 파이온, 대전 파이온, 타우 중성미자로 붕괴하는 경우 1.04%입니다.

전체적으로 타우 렙톤은 강입자적으로 약 64.79%의 시간 동안 붕괴됩니다.

일반적인 순수 렙톤 타우 붕괴의 분기 분율은 다음과 같다.[3]

  • 타우 중성미자, 전자 및 전자 반중성미자로의 붕괴에 대한 17.82%
  • 타우 중성미자, 뮤온 및 뮤온 안티뉴트리노로 붕괴하는 경우 17.39%.

두 분기 분율 값의 유사성은 렙톤 보편성의 결과이다.

외래 원자

타우 렙톤은 다른 대전된 아원자 입자처럼 이국적인 원자를 형성할 것으로 예측된다.뮤오늄에 비유해서 타우오늄이라고 불리는 이들 중 하나는 항타우온과 전자로+

−
구성되어 있다.[11]

또 다른 하나는 진정한 타우늄이라고 불리는 오늄 원자 δ로+

−
, 이 원자를 형성하는 데 필요한 낮은 (비상대적인) 에너지에서 타우의 수명이 매우 짧기 때문에 발견하기 어렵다.가능하다면,[11] 그것의 발견은 양자 전기 역학의 중요한 시험일 것이다.

「 」를 참조해 주세요.

각주

  1. ^ 타우닉 렙톤 수는 약한 부패로 보존되기 때문에 타우가 [10]부패할 때 항상 타우 중성미자가 생성됩니다.

레퍼런스

  1. ^ a b Perl, M.L.; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; Feldman, G. (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.
  2. ^ Okun, L.B. (1980). Leptons and Quarks. Translated by Kisin, V.I. North-Holland Publishing. p. 103. ISBN 978-0444869241.
  3. ^ a b c d e f Tanabashi, M.; et al. (Particle Data Group) (2018). "Review of Particle Physics". Physical Review D. 98 (3): 030001. Bibcode:2018PhRvD..98c0001T. 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. arXiv:hep-ph/0305128. Bibcode:2004ApJ...613.1285F. doi:10.1086/423124. S2CID 119379401.
  5. ^ Zichichi, A. (1996). "Foundations of sequential heavy lepton searches". In Newman, H.B.; Ypsilantis, T. (eds.). History of Original Ideas and Basic Discoveries in Particle Physics. NATO ASI Series (Series B: Physics). Vol. 352. Boston, MA: Springer. pp. 227–275.
  6. ^ 't Hooft, Gerard (1996). In Search of the Ultimate Building Blocks. Cambridge University Press. p. 111.
  7. ^ Ricci, R.A.; Barnabei, O.; Monaco, F. Roversi; Maiani, L. (5 June 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. Vol. 20. Singapore: World Scientific Publishing. ISBN 9810231636. ISBN 978-9810231637
  8. ^ Tsai, Yung-Su (1 November 1971). "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. ^ Perl, M.L. (6–18 March 1977). "Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton" (PDF). In Van, T. Thanh; Orsay, R.M.I.E.M. (eds.). Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. XII Rencontre de Moriond. Flaine, France (published April 1977). SLAC-PUB-1923. Retrieved 25 March 2021.{{cite conference}}: CS1 maint :url-status (링크)
  10. ^ a b Riazuddin (2009). "Non-standard interactions" (PDF). NCP 5th Particle Physics Sypnoisis. 1 (1): 1–25.
  11. ^ a b 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. PMID 19519103. S2CID 117517380.

외부 링크

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