Tau (részecske)

A tau keresését 1960-ban kezdte meg a CERN-ben a Bologna-CERN-Frascati (BCF) csoport Antonino Zichichi vezetésével. Zichichi előállt egy új szekvenciális nehéz lepton ötletével, amelyet most taunak neveznek, és kitalált egy keresési módszert. Kísérletet végzett az ADONE létesítményben 1969-ben, amint a gyorsító működőképessé vált, azonban az általa használt gyorsítónak nem volt elég energiája a tau-részecske kereséséhez.

A tau-t ettől függetlenül Yung-su Tsai egy 1971-es dolgozatában előre jelezte. A felfedezés elméletét szolgáltatva a taut 1974 és 1977 között Martin Lewis Perl a Stanford Lineáris Gyorsító Központ (SLAC) és a Lawrence Berkeley Nemzeti Laboratórium (LBL) csoportjában Martin Lewis Perl és Tsai kollégáival egy kísérletsorozatban detektálta. Berendezésük a SLAC akkoriban új
e+
–
e-
kollíciós gyűrűjéből, a SPEAR-ból és az LBL mágneses detektorából állt. Ezek képesek voltak a leptonok, hadronok és fotonok kimutatására és megkülönböztetésére. A taut nem közvetlenül detektálták, hanem anomális eseményeket fedeztek fel:

Megfigyeltünk 64 eseményt a következő formában

e+
+
e-
→
e±
+
μ∓
+ legalább két nem detektált részecskét

mire nincs hagyományos magyarázatunk.

A legalább két nem észlelt részecske szükségességét az mutatta, hogy csak egy részecskével nem lehet energiát és impulzust megőrizni. Más müont, elektront, fotont vagy hadront azonban nem észleltek. Azt javasolták, hogy ez az esemény egy új részecskepár keletkezése, majd bomlása volt:

e+
+
e-
→
τ+
+
τ-
→
e±
+
μ∓
+ 4
ν

Ezt nehéz volt igazolni, mert a
τ+
τ-
pár előállításához szükséges energia hasonló a D-mezonok keletkezési küszöbéhez. A tau tömegét és spinjét később a DESY-Hamburgban a Double Arm Spectrometerrel (DASP), illetve a SLAC-Stanfordban a SPEAR Direct Electron Counterrel (DELCO) végzett munkával állapították meg,

A τ jelet a görög τρίτον (triton, angolul “harmadik”) szóból származtatták, mivel ez volt a harmadik felfedezett töltött lepton.

Martin Lewis Perl megosztotta az 1995-ös fizikai Nobel-díjat Frederick Reines-szel. Utóbbi a neutrínó kísérleti felfedezéséért kapta a díjból a rá eső részt.