Tauón

O tau (), tamén chamado leptón tau, partícula tau ou tauón, é unha partícula elemental semellante ao electrón, con carga eléctrica negativa e un spin de . Igual que o electrón, o muón e os tres neutrinos, o tau é un leptón e, como todas as partículas elementais con spin semienteiro, ten unha antipartícula correspondente de carga oposta pero igual masa e spin. No caso do tau, esta é o «antitau» (tamén chamado tau positivo). As partículas tau represéntanse co símbolo e os antitaus con .

Debido ás súas interaccións moi semellantes ás do electrón, un tau pode considerarse unha versión moito máis pesada do electrón. Debido á súa maior masa, as partículas tau non emiten tanta radiación de freado (bremsstrahlung) como os electróns; en consecuencia, poden ser potencialmente moito máis penetrantes ca eles.

Debido á súa curta vida media, o alcance do tau está determinado principalmente pola súa lonxitude de decaemento, demasiado pequena para que a bremsstrahlung sexa apreciable. O seu poder de penetración só se manifesta a velocidades e enerxías ultraaltas (por enriba das enerxías de petaelectronvoltio), cando a dilatación temporal prolonga o que doutro xeito sería unha traxectoria moi curta.

Como ocorre cos demais leptóns cargados, o tau ten asociado un neutrino tau, representado por .

Historia A procura do tau comezou en 1960 no CERN polo grupo Bolonia–CERN–Frascati (BCF), dirixido por Antonino Zichichi. Zichichi formulou a idea dun novo leptón pesado secuencial, hoxe coñecido como tau, e ideou un método para a súa procura. Realizou o experimento na instalación ADONE en 1969, unha vez que o acelerador entrou en funcionamento; porén, o acelerador empregado non dispoñía da enerxía suficiente para buscar a partícula tau.

O tau foi anticipado de maneira independente nun artigo de 1971 por Yung-su Tsai. Ao proporcionar o marco teórico para este descubrimento, o tau foi detectado nunha serie de experimentos realizados entre 1974 e 1977 por Martin Lewis Perl xunto cos seus colaboradores e os de Tsai no Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) e no grupo do Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL). O seu equipamento estaba formado polo entón novo anel de colisión electrón–positrón do SLAC, denominado SPEAR, e polo detector magnético do LBL. Eran capaces de detectar e distinguir entre leptóns, hadróns e fotóns. Non detectaron directamente o tau, senón que descubriron sucesos anómalos.

A necesidade de polo menos dúas partículas non detectadas demostrabase pola imposibilidade de conservar a enerxía e o momento cunha soa partícula. Porén, non se detectaron nin máis muóns, nin electróns, nin fotóns, nin hadróns. Propúxose que este suceso correspondía á produción e posterior decaemento dun novo par de partículas:

Isto foi difícil de verificar porque a enerxía necesaria para producir o par é semellante ao limiar de produción dos mesóns D. A masa e o spin do tau foron determinados posteriormente mediante traballos realizados en DESY (Hamburgo) co espectrómetro de dobre brazo (DASP) e en SLAC (Stanford) co SPEAR Direct Electron Counter (DELCO).

O símbolo deriva do grego (triton, que significa «terceiro»), xa que foi o terceiro leptón cargado descuberto.

Martin Lewis Perl compartiu o Premio Nobel de Física de 1995 con Frederick Reines. Este último recibiu a súa parte do premio polo descubrimento experimental do neutrino electrónico. ``` Decaemento do tau

O tau é o único leptón cunha masa suficiente para decaer en hadróns. Igual que os modos de decaemento leptónicos do tau, o decaemento hadrónico prodúcese a través da interacción débil.

As fraccións de ramificación dos principais decaementos hadrónicos do tau son: 25,49 % para o decaemento nun pión cargado, un pión neutro e un neutrino tau; 10,82 % para o decaemento nun pión cargado e un neutrino tau; 9,26 % para o decaemento nun pión cargado, dous pións neutros e un neutrino tau; 8,99 % para o decaemento en tres pións cargados (dos cales dous teñen a mesma carga eléctrica) e un neutrino tau; 2,74 % para o decaemento en tres pións cargados (dos cales dous teñen a mesma carga eléctrica), un pión neutro e un neutrino tau; 1,04 % para o decaemento en tres pións neutros, un pión cargado e un neutrino tau.

En total, o leptón tau decae hadronicamente aproximadamente o 64,79 % das veces.

As fraccións de ramificación dos decaementos tau puramente leptónicos máis comúns son: 17,82 % para o decaemento nun neutrino tau, un electrón e un antineutrino electrónico; 17,39 % para o decaemento nun neutrino tau, un muón e un antineutrino muónico.

A semellanza entre os valores destas dúas fraccións de ramificación é unha consecuencia da universalidade leptónica.

Átomos exóticos Prevese que o leptón tau forme átomos exóticos, igual que outras partículas subatómicas cargadas. O estado onio está composto por un tau e un antitau: , denominado tauonio ou ditauonio.

Outras posibilidades de átomos leptónicos que inclúen taus son e (así como as correspondentes combinacións de antimateria). Todos os átomos exóticos que conteñen un tau ou un antitau seguen sen observarse experimentalmente ata 2022.

A súa detección experimental constituiría unha proba interesante da electrodinámica cuántica.

Notas

Referencias

Véxase tamén

Outros artigos Sabor (física de partículas) Xeración (física de partículas) Fórmula de Koide Leptón

Ligazóns externas

— mostra as portadas dos tres artigos orixinais que anunciaron o descubrimento.

Categoría:Partículas elementais Categoría:Física de partículas Categoría:Fermións