Тау-лептон

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Jump to navigation Jump to search
тау-лептон
Склад: фундаментальна частинка
Родина: ферміон
Група: лептон
Покоління: третє
взаємодії: електромагнітна, гравітаційна, слабка
Частинка: тау-лептон
Античастинка: антитау-лептон
Відкрита: 1975
Символ: τ-
Маса: 1777 МеВ [1]
Час життя: 2.9 ·10-13 с
Електричний заряд: -1
Спін: 1/2

Тау-лепто́н - (від грецької букви τ, що використовується для позначення) — в стандартній моделі фізики елементарних частинок — нестійка елементарна частинка з негативним електричним зарядом і спіном 1/2. Разом з електроном, мюоном і нейтрино класифікується як частина лептонного сімейства ферміонів. Як і всі фундаментальні частинки, тау-лептон має античастинку із зарядом протилежного знаку, але з рівною масою і спіном: антитау-лептон.

τ-лептон був відкритий в 1975 р. на електрон-позитронному колайдері SLAC (Стенфорд, США). τ-лептони утворювалися в результаті реакції:

.

Маса τ-лептона 1777 МеВ. Час життя 2.9 ·10-13 с.

За відкриття тау-лептона Мартін Перл отримав Нобелівську премію за 1995 рік.

Розпади[ред.ред. код]

Діаграма Фейнмана — спільна для розпаду тау-лептона на інші лептони та на кварки першого покоління, що проходить через емісію W-бозона.

τ-лептон є єдиним лептоном, який може розпадатися на адрони, в той час як інші занадто легкі для цього. Як і інші канали розпаду, адронний розпад проходить завдяки слабкій взаємодії.[2]

The branching ratio домінантних адронних розпадів тау є наступними:[1]

  • 25.52 % — розпад на заряджений піон, нейтральний піон і тау-нейтрино;
  • 10.83 % — розпад на заряджений піон і тау-нейтрино;
  • 9.30 % — розпад на заряджений піон, два нейтральних піони і тау-нейтрино;
  • 8.99 % — розпад на три заряджені піони (два з яких — одного електричного заряду) і тау-нейтрино;
  • 2.70 % — розпад на три заряджені піони (два з яких — одного електричного заряду), нейтральний піон, і тау-нейтрино;
  • 1.05 % — розпад на three neutral pions, a charged pion, і тау-нейтрино.

В підсумку, тау-лептон розпадається на адрони приблизно в 64.79 % випадків. Оскільки при реакції слабкої взаємодії повинно зберігатися тау-лептонне число, серед продуктів адронного розпаду завжди присутнє тау-нейтрино.[2]

Лептонні канали розпаду τ-лептона:

  • 17.4  % —
  • 17.8  % —

Мюонний канал розпаду має трішки меншу ймовірність через те, що маса мюона приблизно в 200 раз більша ніж електрона. Якщо б цієї в різниці в масах не було, ймовірності були б рівними, адже лептони цілком рівнозначні у взаємодії з калібровочними бозонами, через які йде розпад.

Цікаві факти[ред.ред. код]

  • Завдяки існуванню аномалії в квантовій теорії поля відкриття третього покоління лептонів — тау-лептонів означало що обов’язково існує і третє покоління кварків (хоча їхнє передбачення було зроблено ще до відкриття тау і незалежно від нього, в 1973 році). І справді, приблизно через 20 років, в 1995, існування третього покоління кварків було експериментально підтверджене.

Примітки[ред.ред. код]

  1. а б J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012). Leptons. Review of Particle Physics. Physical Review D 86 (1): 581–651. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. 
  2. а б Riazuddin (2009). Non-standard interactions. NCP 5th Particle Physics Sypnoisis (Islamabad,: Riazuddin, Head of High-Energy Theory Group at National Center for Physics) 1 (1): 1–25.