www.wikidata.uk-ua.nina.az

Тау лептон Тау лепто н від грецької букви τ що використовується для позначення в стандартній моделі фізики елементарних

Тау-лептон

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.

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
Час життя: 2.9 ·10−13 с
Електричний заряд: -1
Спін: 1/2
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Тау.

τ-Лептон був відкритий в 1975 р. на електрон-позитронному колайдері у лабораторії SLAC (Стенфорд, США). τ-Лептони утворювалися в результаті реакції:

Маса τ-лептона 1777 МеВ. Час життя 2.9 ·10−13 с. Тау-лептон є найважчим та найбільш короткоживучим лептоном.

Розпади Редагувати

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.

Тау-лептон, завдяки своїй великій масі може розпадатися дуже різноманітно:

Тип Канал розпаду Ймовірність
Лептонний 17,85 %
Лептонний 17,36 %
Адронний 10,91 %
Адронний 25,51 %
Адронний 9,29 %
Адронний 1,04 %
Адронний 0,11 %
Адронний 0,696 %
Адронний 0,429 %
Адронний 0,065 %
Адронний 0,049 %
Адронний 0,84 %
Адронний 0,4 %
Адронний 0,024 %
Адронний 0,12 %
Адронний 0,159 %
Адронний 0,159 %
Адронний 9 %
Адронний 2,7 %
Адронний 0,287 %
Адронний 0,077 %
Адронний 0,14 %
Адронний 0,0061 %
Адронний 0,1 %
Адронний 0,023 %
Адронний 0,0839 %
Адронний 0,0178 %
Адронний 1,99 %
Адронний 0,41 %
Адронний 0,139 %
Адронний 0,0161 %

Існують і інші канали розпаду, сумарна доля яких складає менше 0,1 відсотка. У них можуть породжуватись більш важкі частинки, такі як f1(1285) і фі-мезон.

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.

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 калібрувальними бозонами, через які йде розпад.

Історія відкриття Редагувати

Після відкриття мюона в 1936 році, фізики багато досліджували його природу. Існували припущення, що мюон є, в деякому сенсі, проміжною частинкою між електроном і протоном, а тому взаємодія його з нуклонами має відбуватись інакше. Проте до кінця 60-х стало зрозуміло, що, окрім маси, електрон і мюон практично однакові, тому почала набувати популярності інша гіпотеза, згідно з якою мюон та електрон належать до одної сім'ї частинок, і можуть існувати і інші, ще більш важкі заряджені лептони, кожному з яких відповідає власний тип нейтрино. Ці лептони отримали робочі назви μ', μ" і т. ін.

З 1973, коли у Стенфорді був побудований електронно-позитронний колайдер SPEAR, Мартін Перл намагався знайти на ньому важкі лептони, і у 1975 році це йому вдалося. Частинка отримала назву τ від грецького τριτον — третій. Також, у деяких роботах її називали U, від unknown.

Масу тау точніше виміряв Бранделік у 1978 році в експериментах на німецькому прискорювачі DORIS.

Час життя лептона був виміряний у 1982 році кількома незалежними групами.

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

Припущення про існування ще більш важких лептонів (четвертого покоління) наразі лишається відкритим.

Екзотичні атоми Редагувати

Подібно до мюона, що може утворювати мюоній (атом, в якому мюон замінює електрон) та димюоній (мюон та антимюон, що обертаються один навколо одного), тау міг би формувати зв'язаний стан з протоном, анти-тау, анти-мюоном або позитроном. Завдяки великій масі, орбіта тау-частинки у такій системі пролягала б надзвичайно близько до другого компонента (і навіть всередині нього для важких ядер), що дозволило б дослідити надзвичайно тонкі ефекти квантової теорії. Проте наразі такі системи не було зафіксовано, як через важкість отримання тау-частинок, так і через дуже малий час їх життя.

Цікаві факти Редагувати

  • 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, існування третього покоління кварків було експериментально підтверджене в 1977 (b-кварк) та 1995 (t-кварк).
  • Після відкриття тау-лептона вважалося очевидним існування тау-нейтрино в продуктах його розпаду, однак це було складно перевірити. Нейтрино дуже слабко взаємодіють з речовиною. Щоб визначити існування саме тау-нейтрино, необхідно спостерігати процес утворення тау-лептона у таких рідкісних взаємодіях, що є складною експериментальною задачею через короткоживучість тау-лептона. Лише 2000 року було експериментально доведено існування тау-нейтрино, що є останнім (із наразі відомих) ферміоном Стандартної моделі.
  • На адронних колайдерах основним джерелом тау-лептонів є розпади зачарованих та красивих адронів, а також W і Z бозонів.
  • Ведеться пошук розпадів тау-лептона, в яких не уторюється нейтрино. Такі процеси заборонені у Стандартній моделі, оскільки вони порушують закон збереження тау-лептонного числа, але можуть бути дозволеними в гіпотетичних розширеннях Стандартної моделі. Жодних порушень Стандартної моделі виявлено не було.

Примітки Редагувати

  1. J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012). . Review of Particle Physics. Physical Review D 86 (1): 581–651. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. Архів оригіналу за 10 травня 2020. Процитовано 7 січня 2018. 
  2. ↑ Riazuddin (2009). . NCP 5th Particle Physics Sypnoisis (Islamabad,: Riazuddin, Head of High-Energy Theory Group at National Center for Physics) 1 (1): 1–25. Архів оригіналу за 3 березня 2016. 
  3. τ BRANCHING FRACTIONS [ 16 лютого 2017 у Wayback Machine.](англ.)
  4. під h мається на увазі піон або каон
  5. ↑ Certainty and Uncertainty in the Practice of Science: Electrons, Muons, and Taus(англ.)
  6. Higgs Properties and Fourth Generation Leptons [ 2 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
  7. Production of Tauonic Uranium in e+-e- Machines [ 3 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
  8. Using Muonic Hydrogen in Optical Spectroscopy Experiment to Detect Extra Dimensions [ 3 жовтня 2018 у Wayback Machine.](англ.)
  9. Tau physics at proton-antiproton colliders
  10. Tau-lepton physics at the FCC-ee circular e+e−collider [ 9 травня 2021 у Wayback Machine.](англ.)
  11. Hayasaka, K.; Inami, K.; Miyazaki, Y.; Arinstein, K.; Aulchenko, V.; Aushev, T.; Bakich, A.M.; Bay, A. та ін. (2010-04). . Physics Letters B (англ.) 687 (2-3). с. 139–143. doi:10.1016/j.physletb.2010.03.037. Архів оригіналу за 22 липня 2020. Процитовано 24 січня 2021. 
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Tau lepto n vid greckoyi bukvi t sho vikoristovuyetsya dlya poznachennya v standartnij modeli fiziki elementarnih chastinok nestijka elementarna chastinka z negativnim elektrichnim zaryadom i spinom 1 2 Razom z elektronom myuonom i nejtrino klasifikuyetsya yak chastina leptonnogo simejstva fermioniv Yak i vsi fundamentalni chastinki tau lepton maye antichastinku iz zaryadom protilezhnogo znaku ale z rivnoyu masoyu i spinom antitau lepton tau leptonSklad fundamentalna chastinkaRodina fermionGrupa leptonPokolinnya tretyevzayemodiyi elektromagnitna gravitacijna slabkaChastinka tau leptonAntichastinka antitau leptonVidkrita 1975Simvol t Masa 1777 MeV 1 Chas zhittya 2 9 10 13 sElektrichnij zaryad 1Spin 1 2U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina Tau t Lepton buv vidkritij v 1975 r na elektron pozitronnomu kolajderi u laboratoriyi SLAC Stenford SShA t Leptoni utvoryuvalisya v rezultati reakciyi e e t t displaystyle e e rightarrow tau tau Masa t leptona 1777 MeV Chas zhittya 2 9 10 13 s Tau lepton ye najvazhchim ta najbilsh korotkozhivuchim leptonom Zmist 1 Rozpadi 2 Istoriya vidkrittya 3 Ekzotichni atomi 4 Cikavi fakti 5 PrimitkiRozpadi Redaguvati nbsp Diagrama Fejnmana spilna dlya rozpadu tau leptona na inshi leptoni ta na kvarki pershogo pokolinnya sho prohodit cherez emisiyu W bozona t lepton ye yedinim leptonom yakij mozhe rozpadatisya na adroni v toj chas yak inshi zanadto legki dlya cogo Yak i inshi kanali rozpadu adronnij rozpad prohodit zavdyaki slabkij vzayemodiyi 2 Tau lepton zavdyaki svoyij velikij masi mozhe rozpadatisya duzhe riznomanitno 3 Tip Kanal rozpadu JmovirnistLeptonnij e n e n t displaystyle e overline nu e nu tau nbsp 17 85 Leptonnij m n m n t displaystyle mu overline nu mu nu tau nbsp 17 36 Adronnij p n t displaystyle pi nu tau nbsp 10 91 Adronnij p p 0 n t displaystyle pi pi 0 nu tau nbsp 25 51 Adronnij p 2 p 0 n t displaystyle pi 2 pi 0 nu tau nbsp 9 29 Adronnij p 3 p 0 n t displaystyle pi 3 pi 0 nu tau nbsp 1 04 Adronnij h 4 p 0 n t displaystyle h 4 pi 0 nu tau nbsp 4 0 11 Adronnij K n t displaystyle K nu tau nbsp 0 696 Adronnij K p 0 n t displaystyle K pi 0 nu tau nbsp 0 429 Adronnij K 2 p 0 n t displaystyle K 2 pi 0 nu tau nbsp 0 065 Adronnij K 3 p 0 n t displaystyle K 3 pi 0 nu tau nbsp 0 049 Adronnij p K 0 n t displaystyle pi overline K 0 nu tau nbsp 0 84 Adronnij p K 0 p 0 n t displaystyle pi overline K 0 pi 0 nu tau nbsp 0 4 Adronnij p K 0 K S 0 n t displaystyle pi overline K 0 K S 0 nu tau nbsp 0 024 Adronnij p K 0 K L 0 n t displaystyle pi overline K 0 K L 0 nu tau nbsp 0 12 Adronnij K K 0 n t displaystyle K K 0 nu tau nbsp 0 159 Adronnij K K 0 p 0 n t displaystyle K K 0 pi 0 nu tau nbsp 0 159 Adronnij p p p n t displaystyle pi pi pi nu tau nbsp 9 Adronnij p p p p 0 n t displaystyle pi pi pi pi 0 nu tau nbsp 2 7 Adronnij K p p n t displaystyle K pi pi nu tau nbsp 0 287 Adronnij K p p p 0 n t displaystyle K pi pi pi 0 nu tau nbsp 0 077 Adronnij K K p n t displaystyle K K pi nu tau nbsp 0 14 Adronnij K K p p 0 n t displaystyle K K pi pi 0 nu tau nbsp 0 0061 Adronnij h h h 2 p 0 n t displaystyle h h h 2 pi 0 nu tau nbsp 0 1 Adronnij h h h 3 p 0 n t displaystyle h h h 3 pi 0 nu tau nbsp 0 023 Adronnij 3 h 2 h n t displaystyle 3h 2h nu tau nbsp 0 0839 Adronnij 3 h 2 h p 0 n t displaystyle 3h 2h pi 0 nu tau nbsp 0 0178 Adronnij h w n t displaystyle h omega nu tau nbsp 1 99 Adronnij h w p 0 n t displaystyle h omega pi 0 nu tau nbsp 0 41 Adronnij h p p 0 n t displaystyle eta pi pi 0 nu tau nbsp 0 139 Adronnij h K n t displaystyle eta K nu tau nbsp 0 0161 Isnuyut i inshi kanali rozpadu sumarna dolya yakih skladaye menshe 0 1 vidsotka U nih mozhut porodzhuvatis bilsh vazhki chastinki taki yak f1 1285 i fi mezon V pidsumku tau lepton rozpadayetsya na adroni priblizno v 64 79 vipadkiv Oskilki pri reakciyi slabkoyi vzayemodiyi povinno zberigatisya tau leptonne chislo sered produktiv adronnogo rozpadu zavzhdi prisutnye tau nejtrino 2 Myuonnij kanal rozpadu maye trishki menshu jmovirnist cherez te sho masa myuona priblizno v 200 raz bilsha nizh elektrona Yaksho b ciyeyi v riznici v masah ne bulo jmovirnosti buli b rivnimi adzhe leptoni cilkom rivnoznachni u vzayemodiyi z kalibruvalnimi bozonami cherez yaki jde rozpad Istoriya vidkrittya RedaguvatiPislya vidkrittya myuona v 1936 roci fiziki bagato doslidzhuvali jogo prirodu Isnuvali pripushennya sho myuon ye v deyakomu sensi promizhnoyu chastinkoyu mizh elektronom i protonom a tomu vzayemodiya jogo z nuklonami maye vidbuvatis inakshe Prote do kincya 60 h stalo zrozumilo sho okrim masi elektron i myuon praktichno odnakovi tomu pochala nabuvati populyarnosti insha gipoteza zgidno z yakoyu myuon ta elektron nalezhat do odnoyi sim yi chastinok i mozhut isnuvati i inshi she bilsh vazhki zaryadzheni leptoni kozhnomu z yakih vidpovidaye vlasnij tip nejtrino Ci leptoni otrimali robochi nazvi m m i t in 5 Z 1973 koli u Stenfordi buv pobudovanij elektronno pozitronnij kolajder SPEAR Martin Perl namagavsya znajti na nomu vazhki leptoni i u 1975 roci ce jomu vdalosya Chastinka otrimala nazvu t vid greckogo triton tretij 5 Takozh u deyakih robotah yiyi nazivali U vid unknown Masu tau tochnishe vimiryav Brandelik u 1978 roci v eksperimentah na nimeckomu priskoryuvachi DORIS 5 Chas zhittya leptona buv vimiryanij u 1982 roci kilkoma nezalezhnimi grupami 5 Za vidkrittya tau leptona Martin Perl otrimav Nobelivsku premiyu za 1995 rik Pripushennya pro isnuvannya she bilsh vazhkih leptoniv chetvertogo pokolinnya narazi lishayetsya vidkritim 6 Ekzotichni atomi RedaguvatiPodibno do myuona sho mozhe utvoryuvati myuonij atom v yakomu myuon zaminyuye elektron ta dimyuonij myuon ta antimyuon sho obertayutsya odin navkolo odnogo tau mig bi formuvati zv yazanij stan z protonom anti tau anti myuonom abo pozitronom Zavdyaki velikij masi orbita tau chastinki u takij sistemi prolyagala b nadzvichajno blizko do drugogo komponenta i navit vseredini nogo dlya vazhkih yader sho dozvolilo b dosliditi nadzvichajno tonki efekti kvantovoyi teoriyi 7 8 Prote narazi taki sistemi ne bulo zafiksovano yak cherez vazhkist otrimannya tau chastinok tak i cherez duzhe malij chas yih zhittya Cikavi fakti RedaguvatiZavdyaki isnuvannyu anomaliyi v kvantovij teoriyi polya vidkrittya tretogo pokolinnya leptoniv tau leptoniv oznachalo sho obov yazkovo isnuye i tretye pokolinnya kvarkiv hocha yihnye peredbachennya bulo zrobleno she do vidkrittya tau i nezalezhno vid nogo v 1973 roci I spravdi isnuvannya tretogo pokolinnya kvarkiv bulo eksperimentalno pidtverdzhene v 1977 b kvark ta 1995 t kvark Pislya vidkrittya tau leptona vvazhalosya ochevidnim isnuvannya tau nejtrino v produktah jogo rozpadu odnak ce bulo skladno pereviriti Nejtrino duzhe slabko vzayemodiyut z rechovinoyu Shob viznachiti isnuvannya same tau nejtrino neobhidno sposterigati proces utvorennya tau leptona u takih ridkisnih vzayemodiyah sho ye skladnoyu eksperimentalnoyu zadacheyu cherez korotkozhivuchist tau leptona Lishe 2000 roku bulo eksperimentalno dovedeno isnuvannya tau nejtrino sho ye ostannim iz narazi vidomih fermionom Standartnoyi modeli Na adronnih kolajderah osnovnim dzherelom tau leptoniv ye rozpadi zacharovanih ta krasivih adroniv a takozh W i Z bozoniv 9 10 Vedetsya poshuk rozpadiv tau leptona v yakih ne utoryuyetsya nejtrino 11 Taki procesi zaboroneni u Standartnij modeli oskilki voni porushuyut zakon zberezhennya tau leptonnogo chisla ale mozhut buti dozvolenimi v gipotetichnih rozshirennyah Standartnoyi modeli Zhodnih porushen Standartnoyi modeli viyavleno ne bulo Primitki Redaguvati 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 Arhiv originalu za 10 travnya 2020 Procitovano 7 sichnya 2018 a b 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 Arhiv originalu za 3 bereznya 2016 t BRANCHING FRACTIONS Arhivovano 16 lyutogo 2017 u Wayback Machine angl pid h mayetsya na uvazi pion abo kaon a b v g Certainty and Uncertainty in the Practice of Science Electrons Muons and Taus angl Higgs Properties and Fourth Generation Leptons Arhivovano 2 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl Production of Tauonic Uranium in e e Machines Arhivovano 3 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl Using Muonic Hydrogen in Optical Spectroscopy Experiment to Detect Extra Dimensions Arhivovano 3 zhovtnya 2018 u Wayback Machine angl Tau physics at proton antiproton colliders Tau lepton physics at the FCC ee circular e e collider Arhivovano 9 travnya 2021 u Wayback Machine angl Hayasaka K Inami K Miyazaki Y Arinstein K Aulchenko V Aushev T Bakich A M Bay A ta in 2010 04 Search for lepton flavor violating t decays into three leptons with 719 million produced t t pairs Physics Letters B angl 687 2 3 s 139 143 doi 10 1016 j physletb 2010 03 037 Arhiv originalu za 22 lipnya 2020 Procitovano 24 sichnya 2021 rekomenduyetsya displayauthors dovidka Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Tau lepton amp oldid 38574966