Տաու (մասնիկ)

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
HS Disambig.svg Անվան այլ կիրառումների համար տես՝ Տաու (այլ կիրառումներ)
Տաու, տաու լեպտոն, տաոն
Ենթադաս լեպտոն
Տեսակ ներատոմային մասնիկ
Դասակարգում Ֆերմիոն
Կազմություն Տարրական մասնիկ
Վիճակագրություն Ֆերմիոնային
Սերունդ Երրորդ
Հիմնարար փոխազդեցություններ Էլեկտրամագնիսականություն
Ձգողականություն
Թույլ փոխազդեցություն
Նշանակումը
Հակամասնիկ Հակատաու ()
Հայտնագործում Մարտին Լուիս Պերլ և այլք, 1975 թ․[1][2]
Զանգված 1776.82±0.16 ՄէՎ/c2[3]
Կյանքի տևողություն 2.906(10)×10-13 վ[3]
Էլեկտրական լիցք −1e[3]
Սպին 12[3]
Մոնտե Կարլո դրույթով համար 15

Տաու (τ), տաու լեպտոն, տաու մասնիկ կամ տաոն, տարրական մասնիկ, նման է էլեկտրոնին բացասական էլեկտրական լիցքով և 12 սպինով։ Էլեկտրոնի, մյուոնի և երեք նեյտրինոների հետ դասվում է լեպտոնների շարքին։ Ինչպես բոլոր տարրական մասնիկները, տաուն նույնպես ունի համապատասխան հակամասնիկը՝ հակառակ լիցքով, բայց նույն զանգվածով և սպինով։ Տաուի հակամասնիկը կոչվում է «հակատաու» (երբեմն՝ «դրական տաու»)։ Տաու մասնիկները նշանակվում են τ+ և τ-։

Տաու լեպտոնների կյանքի տևողությունը 2.9×10−13 վ է, զանգվածը՝ 1776.82 ԳէՎ/c2 (մյուոնի զանգվածը 105.7 ՄէՎ/c2 է, էլեկտրոնինը՝ 0.511 ՄէՎ/c2)։ Քանի որ տաուի փոխազդեցությունները շատ նման են էլեկտրոնների փոխազդեցություններին, այն կարելի է համարել էլեկտրոնի ծանր տեսակը։ Մեծ զանգվածի պատճառով տաու մասնիկը էլեկտրոնի նման հաճախ չի ենթարկվում արգելակման ճառագայթման, այդ պատճառով այն ունակ է մեծ ներթափանցման՝ համեմատած էլեկտրոնների հետ։ Սակայն կյանքի կարճ տևողության պատճառով տաուի թափանցելիության ունակությունը ի հայտ է գալիս միայն գերբարձր՝ ՊէՎ-ից (պետաէլեկտրոնվոլտ, 1015 էՎ) բարձր էներգիաների դեպքում[4]։

Ինչպես մյուս լիցքավորված լեպտոնները, տաուն ունի իրեն զուգակցված նեյտրինո՝ տաու-նեյտրինո։

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տաու մասնիկը հայտնաբերել է Մարտին Լուիս Պերլը 1974-1977 թթ․ անցկացված մի շարք փորձերի արդյունքում, Ստանֆորդի գծային արագացուցչային կենտրոնի և Բերկլիի ազգային լաբորատորիայի խմբի հետ[2]։ Տրոհման հաջորդական մեխանիզմը հետևյալն է՝

e+ + e- → τ++ τ- → e± + μ + 4ν։

Մասնիկն իր անունը և τ նշանակումը ստացել է հունարեն τρίτον (տրիտոն՝ երրորդ բառից), քանի որ հայտնաբերված երրորդ լիցքավորված լեպտոնն էր[5]։

Մարտին Պերլը 1995 Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ ստացավ Ֆրեդերիկ Ռայնեսի հետ միասին։ Վերջինից մրցանակը շնորհվեց նեյտրինոյի բացահայտման համար։

Տաու տրոհում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ֆեյնմանի դիագրամը տաուի սովորական տրոհման համար։ Տրոհման արդյունքում W բոզոն է ճառագայթվում։

Տաու մասնիկը միակ լեպտոնն է, որ կարող է տրոհվել հադրոնների․ մյուս լեպտոնները դրա համար բավարար զանգված չունեն։ Տրոհումը ընթանում է թույլ միջուկային ուժերի միջոցով[6]։

Տաու մասնիկի հադրոնային տրոհումները ընթանում են հիմնականում հետևյալ ճյուղային հարաբերակցություններով[3]

  • 25.52%- տրոհում լիցքավորված պիոնի, չեզոք պիոնի և տաու նեյտրինոյի,
  • 10.83% տրոհում լիցքավորված պիոնի և տաու նեյտրինոյի,
  • 9.30% տրոհում լիցքավորված պիոնի, երկու չեզոք պիոնների և տաու նեյտրինոյի,
  • 8.99% տրոհում երեք լիցքավորված պիոնների (որոնցից երկուսի լիցքը նույնն է) և տաու նեյտրինոյի,
  • 2.70% տրոհում երեք լիցքավորված պիոնների,
  • 1.05% տրոհում երեք չեզոք պիոնների, լիցքավորված պիոնի և տաու նեյտրինոյի։

Ընդհանրապես տաու լեպտոնը հադրոնային ճանապարհով տրոհվում է մոտ 64.79% դեպքում։

Քանի որ թույլ տրոհումների ժամանակ տաոնային լեպտոնային թիվը պահպանվում է, երբ տաու մասնիկը տրոհվում է մյուոնի կամ էլեկտրոնի, տաու նեյտրինո է առաջանում[6]

Սովորական մաքուր լեպտոնային տաու տրոհումների ճյուղային հարաբերակցությունը հետևյալն է[3]

  • 17.82% տրոհում տաու նեյտրինոյի, էլեկտրոնի և էլեկտրոնային հականեյտրինոյի,
  • 17.39% տրոհում տաու նեյտրինոյի, մյուոնի և մյուոնային հականեյտրինոյի։

Այս թվերի մոտիկությունը պայմանավորված է լեպտոնային ունիվերսալությամբ։

Էկզոտիկ ատոմներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Կանխատեսվում է, որ տաու լեպտոնը կազմում է էկզոտիկ ատոմներ, ինչպես մյուս լիցքավորված ներատոմային մասնիկները։ Դրանցից մեկը կոչվում է տաուոնիում՝ մյուոնիումի համանմանությամբ, կազմված է հակատաոնից և էլեկտրոնից, τ+e-[7]

Այդպիսի ատոմ է նաև օնիումը՝ τ+τ- որը կոչվում է իսկական տաոնիում և որը դժվար է հայտնաբերել։ Նրա հայտնաբերումը կարևոր է քվանտային էլեկտրադինամիկայի համար[7]։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. L. B. Okun (1980)։ Leptons and Quarks։ V.I. Kisin (trans.)։ North-Holland Publishing։ էջ 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. և այլք: (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 
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012)։ «Review of Particle Physics»։ Journal of Physics G 86 (1): 581–651։ Bibcode:2012PhRvD..86a0001B։ doi:10.1103/PhysRevD.86.010001 
  4. D. Fargion, P.G. De Sanctis Lucentini, M. De Santis, M. Grossi (2004)։ «Tau Air Showers from Earth»։ The Astrophysical Journal 613 (2): 1285։ Bibcode:2004ApJ...613.1285F։ arXiv:hep-ph/0305128։ doi:10.1086/423124 
  5. M.L. Perl, Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton, SLAC-PUB-1923, 1977․ [1]
  6. 6,0 6,1 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 
  7. 7,0 7,1 Brodsky Stanley J., Lebed Richard F. (2009)։ «Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ+μ)»։ Physical Review Letters 102 (21): 213401։ Bibcode:2009PhRvL.102u3401B։ arXiv:0904.2225։ doi:10.1103/PhysRevLett.102.213401 

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]