Տաու (մասնիկ)

Տաու (τ), տաու լեպտոն, տաու մասնիկ կամ տաոն, տարրական մասնիկ, նման է էլեկտրոնին բացասական էլեկտրական լիցքով և  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։

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

Պատմություն 
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։ 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։

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

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

Տաու մասնիկի հադրոնային տրոհումները ընթանում են հիմնականում հետևյալ ճյուղային հարաբերակցություններով․
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

Սովորական մաքուր լեպտոնային տաու տրոհումների ճյուղային հարաբերակցությունը հետևյալն է
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 
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-

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

Ծանոթագրություններ

Արտաքին հղումներ 
 Ֆիզիկայի նոբելյան մրցանակ,  1995 թ․ 
 Տաու մասնիկի հայտնագործումը, Պերլի գրանցամատյանից  
 Տաուի հայտնագործությունը․ երեք թղթի պատմություն 

Լեպտոններ
Ստանդարտ մոդել