Tau (parçacık)

Tau

Bileşim	Temel parçacık
Aile	Fermiyon
Nesil	Üçüncü
Etkileşim(ler)	Kütleçekim, Elektromanyetik, Zayıf
Antiparçacık	Antitauon
Kütle	1776.99±0.29 MeV/c2
Elektrik yükü	-1 e
Renk yükü	None
Spin	½

Çek, N. (2016). Parçacıklar ve Parçacıkların Enerji Kaynakları Üzerinde Etkileri. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4(7), 1-8.

Tau (𝜏), aynı zamanda "Tau Leptonu", "Tau Parçacığı", "Tauon" veya "Tau Elektronu" olarak da bilinir. Negatif elektrik yüküne ve 1/2 spine sahip, elektron benzeri bir temel parçacıktır. Elektron, müon ve üç nötrino gibi tau da bir leptondur ve yarım tam sayı spine sahip tüm temel parçacıklar gibi Tau da zıt yüke, eşit kütleye ve spine sahip bir karşıt parçacığa sahiptir. Bu parçacık, "antitau" (veya pozitif tau) olarak adlandırılır. Tau parçacıkları genellikle $\tau ^{-}$ sembolü ile, antitau parçacıkları ise $\tau ^{+}$ sembolü ile gösterilir.

Tau leptonlarının yaşam süreleri 2.9 × 10⁻¹³ saniye ve kütlesi 1776.9 MeV/c²'dir (karşılaştırıldığında, bu değer müonlar için 105.66 MeV/c² ve elektronlar için 0.511 MeV/c²'dir). Etkileşimleri elektrona çok benzediği için, tau, elektronun çok daha ağır bir versiyonu olarak düşünülebilir. Daha büyük kütlelerinden dolayı, tau parçacıkları elektronlar kadar fazla bremsstrahlung (frenleme radyasyonu) yaymazlar; bu nedenle, potansiyel olarak elektronlardan çok daha fazla nüfuz edici olabilirler.

Kısa ömrü nedeniyle tau parçacığının menzili esas olarak bozunma uzunluğu tarafından belirlenir ve bu uzunluk bremsstrahlung'un fark edilemeyeceği kadar küçüktür. Nüfuz etme gücü, yalnızca ultra yüksek hız ve enerji seviyelerinde (petaelektronvolt enerjilerin üzerinde) ortaya çıkar. Bunun sebebi, zaman genişlemesinin normalde çok kısa olan yol uzunluğunu uzatmasıdır.

Diğer yüklü leptonlarda olduğu gibi, taunun da $\nu _{\tau }$ ile gösterilen bir tau nötrinosu vardır.

Tarih

Tau arayışı, 1960 yılında CERN'de Antonino Zichichi liderliğindeki Bologna-CERN-Frascati (BCF) grubu tarafından başlatıldı. Zichichi, şimdi tau olarak adlandırılan yeni bir sıralı ağır lepton fikrini ortaya attı ve bir arama yöntemi önerdi. 1969'da hızlandırıcısı devreye girdiğinde, ADONE tesisinde deneyi gerçekleştirdi; ancak, kullandığı hızlandırıcının tau parçacığını aramak için yeterli enerjisi yoktu.

Tau, Yung-su Tsai'nin 1971 tarihli bir makalesinde bağımsız olarak bilim dünyasına duyuruldu. Bu keşfin teorisini sağlayarak, tau, 1974 ve 1977 yılları arasında Martin Lewis Perl ile Tsai'nin Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi (SLAC) ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (LBL) grubundaki meslektaşları tarafından gerçekleştirilen bir dizi deneyde tespit edildi. Deneyin ekipmanları, SLAC'ın o zamanlar yeni olan, SPEAR adı verilen elektron-pozitron çarpıştırıcı halkasından ve LBL manyetik dedektöründen oluşuyordu. Leptonları, hadronları ve fotonları tespit edip ayırt edebiliyorlardı. Doğrudan tauyu tespit edemediler, bunun yerine anormal olayları keşfettiler.

En az iki tespit edilmemiş parçacığa ihtiyaç duyulması, yalnızca bir tanesiyle enerjiyi ve momentumu koruyamama ile gösterildi. Ancak başka hiçbir müon, elektron, foton veya hadron tespit edilmedi. Bu olayın yeni bir parçacık çiftinin üretimi ve ardından bozunması olduğu öne sürüldü.

Bunu doğrulamak zordu, çünkü $\tau ^{-}$ ve $\tau ^{+}$ çiftini üretme enerjisi D mezonu üretimi için eşik değerine benzerdi. Tau'nun kütlesi ve dönüşü daha sonra DESY-Hamburg'da Çift Kollu Spektrometre (DASP) ile ve SLAC-Stanford'da SPEAR Direkt Elektron Sayacı (DELCO) ile yapılan çalışma ile belirlendi.

$\tau$ sembolü, keşfedilen üçüncü yüklü lepton olduğu için Yunanca τρίτον'dan (triton, İngilizcede "üçüncü" anlamına gelir) türetilmiştir.

Nötrinonun deneysel keşfi dolayısıyla Martin Lewis Perl, 1995 Nobel Fizik Ödülü'nü Frederick Reines ile paylaştı.