Tau (particella)

La ricerca del tau è iniziata nel 1960 al CERN dal gruppo Bologna-CERN-Frascati (BCF) guidato da Antonino Zichichi. Zichichi ebbe l’idea di un nuovo leptone pesante sequenziale ora chiamato tau e inventò un metodo di ricerca. Ha eseguito l’esperimento presso l’impianto ADONE nel 1969, una volta che l’acceleratore è diventato operativo, tuttavia l’acceleratore che ha usato non aveva abbastanza energia per cercare la particella tau.

La tau fu anticipata indipendentemente in un articolo del 1971 da Yung-su Tsai. Fornendo la teoria per questa scoperta, il tau fu rilevato in una serie di esperimenti tra il 1974 e il 1977 da Martin Lewis Perl con i suoi colleghi di Tsai allo Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) e il gruppo del Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL). La loro attrezzatura consisteva nell’allora nuovo anello di collisione
e+
–
e-
dello SLAC, chiamato SPEAR, e nel rivelatore magnetico del LBL. Hanno potuto rilevare e distinguere tra leptoni, adroni e fotoni. Non hanno rilevato direttamente il tau, ma piuttosto hanno scoperto eventi anomali:

Abbiamo scoperto 64 eventi della forma

e+
+
e-
→
e±
+
μ∓
+ almeno due particelle non rilevate

per le quali non abbiamo una spiegazione convenzionale.

La necessità di almeno due particelle non rilevate è stata dimostrata dall’incapacità di conservare energia e quantità di moto con una sola. Tuttavia, nessun altro muone, elettrone, fotone o adrone è stato rilevato. È stato proposto che questo evento fosse la produzione e il successivo decadimento di una nuova coppia di particelle:

e+
+
e-
→
τ+
+
τ-
→
e±
+
μ∓
+ 4
ν

Questo era difficile da verificare, perché l’energia per produrre la coppia
τ+
τ-
è simile alla soglia di produzione del mesone D. La massa e lo spin del tau furono successivamente stabiliti dal lavoro fatto al DESY di Amburgo con il Double Arm Spectrometer (DASP), e allo SLAC di Stanford con lo SPEAR Direct Electron Counter (DELCO),

Il simbolo τ deriva dal greco τρίτον (tritone, che significa “terzo” in inglese), poiché fu il terzo leptone carico scoperto.

Martin Lewis Perl condivise il premio Nobel per la fisica del 1995 con Frederick Reines. Quest’ultimo ha ricevuto la sua parte del premio per la scoperta sperimentale del neutrino.

Martin Lewis Perl ha condiviso il premio Nobel per la fisica con Frederick Reines.