Tau (particule)

La recherche du tau a commencé en 1960 au CERN par le groupe Bologna-CERN-Frascati (BCF) dirigé par Antonino Zichichi. Zichichi a eu l’idée d’un nouveau lepton lourd séquentiel maintenant appelé tau et a inventé une méthode de recherche. Il a effectué une expérience à l’installation ADONE en 1969 une fois que l’accélérateur est devenu opérationnel, cependant l’accélérateur qu’il a utilisé n’avait pas assez d’énergie pour rechercher la particule tau.

Le tau a été anticipé indépendamment dans un article de 1971 par Yung-su Tsai. Fournissant la théorie de cette découverte, le tau a été détecté dans une série d’expériences entre 1974 et 1977 par Martin Lewis Perl avec ses collègues et ceux de Tsai au sein du groupe du Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) et du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL). Leur équipement se composait du nouvel anneau de collision
e+
–
e-
du SLAC, appelé SPEAR, et du détecteur magnétique du LBL. Ils ont pu détecter et distinguer les leptons, les hadrons et les photons. Ils n’ont pas détecté directement le tau, mais ont plutôt découvert des événements anormaux :

Nous avons découvert 64 événements de la forme

e+
+
e-
→
e±
+
μ∓
+ au moins deux particules non détectées

pour lesquelles nous n’avons aucune explication conventionnelle.

La nécessité d’au moins deux particules non détectées a été démontrée par l’incapacité de conserver l’énergie et la quantité de mouvement avec une seule. Cependant, aucun autre muon, électron, photon ou hadron n’a été détecté. Il a été proposé que cet événement était la production et la désintégration ultérieure d’une nouvelle paire de particules :

e+
+
e-
→
τ+
+
τ-
→
e±
+
μ∓
+ 4
ν

Cela a été difficile à vérifier, car l’énergie pour produire la paire
τ+
τ-
est similaire au seuil de production du méson D. La masse et le spin du tau ont ensuite été établis par des travaux réalisés à DESY-Hambourg avec le spectromètre à double bras (DASP), et à SLAC-Stanford avec le compteur d’électrons direct SPEAR (DELCO),

Le symbole τ est dérivé du grec τρίτον (triton, signifiant « troisième » en anglais), car il s’agissait du troisième lepton chargé découvert.

Martin Lewis Perl a partagé le prix Nobel de physique 1995 avec Frederick Reines. Ce dernier a reçu sa part du prix pour la découverte expérimentale du neutrino.

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