Tau (partikel)

Sökandet efter Tau inleddes 1960 vid CERN av gruppen Bologna-CERN-Frascati (BCF) under ledning av Antonino Zichichi. Zichichi kom med en idé om en ny sekventiell tung lepton som nu kallas tau och uppfann en sökmetod. Han utförde ett experiment vid ADONE-anläggningen 1969 när acceleratorn blev operativ, men acceleratorn han använde hade inte tillräckligt med energi för att söka efter tau-partiklar.

Tau-partikeln förutsågs oberoende av varandra i en artikel av Yung-su Tsai från 1971. Teorin för denna upptäckt tillhandahölls av Martin Lewis Perl och hans och Tsais kollegor vid Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) och Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL), som upptäckte tau-partikeln i en serie experiment mellan 1974 och 1977. Deras utrustning bestod av SLAC:s då nya
e+
–
e-
kollideringsring, kallad SPEAR, och LBL:s magnetiska detektor. De kunde upptäcka och skilja mellan leptoner, hadroner och fotoner. De upptäckte inte tau direkt, utan upptäckte snarare anomala händelser:

Vi har upptäckt 64 händelser av formen

e+
+
e-
→
e±
+
μ∓
+ minst två ouppmärksammade partiklar

som vi inte har någon konventionell förklaring till.

Behovet av minst två oupptäckta partiklar visades av oförmågan att bevara energi och rörelsemängd med endast en. Inga andra muoner, elektroner, fotoner eller hadroner upptäcktes dock. Det föreslogs att denna händelse var produktionen och det efterföljande sönderfallet av ett nytt partikelpar:

e+
+
e-
→
τ+
+
τ-
→
e±
+
μ∓
+ 4
ν

Detta var svårt att verifiera, eftersom energin för att producera
τ+
τ-
paret liknar tröskelvärdet för D-mesonproduktion. Taus massa och spinn fastställdes senare genom arbete vid DESY-Hamburg med Double Arm Spectrometer (DASP) och vid SLAC-Stanford med SPEAR Direct Electron Counter (DELCO),

Symbolen τ härstammade från grekiskans τρίτον (triton, som betyder ”tredje” på engelska), eftersom det var den tredje laddade leptonen som upptäcktes.

Martin Lewis Perl delade 1995 års nobelpris i fysik med Frederick Reines. Den senare fick sin del av priset för den experimentella upptäckten av neutrinon.