Tau (partícula)

A busca de tau começou em 1960 no CERN pelo grupo Bologna-CERN-Frascati (BCF) liderado por Antonino Zichichi. Zichichi teve a ideia de um novo leptão pesado sequencial agora chamado tau e inventou um método de busca. Ele realizou uma experiência nas instalações do ADONE em 1969, uma vez que o acelerador se tornou operacional, porém o acelerador que ele usava não tinha energia suficiente para pesquisar partículas de tau.

O tau foi antecipado independentemente num jornal de 1971 por Yung-su Tsai. Fornecendo a teoria para esta descoberta, o tau foi detectado em uma série de experimentos entre 1974 e 1977 por Martin Lewis Perl com seus colegas e Tsai no Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) e no grupo Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL). O seu equipamento consistia no então novo SLAC
e+
–
e-
anel deslizante, chamado SPEAR, e o detector magnético LBL. Eles podiam detectar e distinguir entre leptões, hadrões e fótons. Eles não detectaram diretamente o tau, mas descobriram eventos anômalos:

Nós descobrimos 64 eventos da forma

e+
+
e-
→
e±
+
μ∓
+ pelo menos duas partículas não detectadas

para as quais não temos explicação convencional.

A necessidade de pelo menos duas partículas não detectadas foi demonstrada pela incapacidade de conservar energia e momentum com apenas uma. No entanto, não foram detectados outros muões, electrões, fotões, ou hadrões. Foi proposto que este evento foi a produção e posterior decadência de um novo par de partículas:

e+
+
e-
→
τ+
>+
τ-
→
e±
+
μ∓
+ 4
ν
>

Isto foi difícil de verificar, porque a energia para produzir a
τ+
τ-
par é semelhante ao limiar para a produção de méson D. A massa e o spin do tau foi posteriormente estabelecido pelo trabalho realizado na DESY-Hamburg com o Espectrómetro de Duplo Braço (DASP), e na SLAC-Stanford com o Contador de Electrões Directo SPEAR (DELCO),

O símbolo τ foi derivado do grego τρίτον (triton, que significa “terceiro” em inglês), uma vez que foi o terceiro leptão carregado descoberto.

Martin Lewis Perl partilhou o Prémio Nobel da Física de 1995 com Frederick Reines. Este último recebeu a sua parte do prémio para a descoberta experimental do neutrino.