تاوون

التاوون (من الحرف اليوناني تاو(τ) المستعمل لتمثيله) والمعروف أيضا باسم تاو أوجسيم تاو أوليبتون تاو: هوجسيم أولي مشابه للإلكترون بشحنة كهربائية سالبة ودوران مغزلي ¹⁄₂. يبلغ نصف العمر له 2.906(10)×10⁻¹³ s . ينضم التاوون بالإضافة إلى للإلكترون والميوون والنيوترونوات الثلاثة في عائلة الليبتون. فعائلة اللبتونات تضم الجسيمات الخفيفة من الجسيمات الأولية أوقد يكون عمر النصف لها قصير جدا .

مثل جميع الجسيمات الأولية هناك جسيم مضاد للتاوون يحمل شحنة موجبة لكن كتلتة ودورانه المغزلي Spin مماثلين K، وهويسمى التاوون المضاد (أوالتاوون الموجب). يرمز للتاوون بالرمز
τ⁻
والتاوون المضاد بالرمز
τ⁺
.

يبلغ متوسط عمر التاوون 2.9×10⁻¹³ s وكتلته 1777 MeV/c² (للمقارنة كتلة الميوون هي105.7 MeV/c² وكتلة الالكترون 0.511 MeV/c² ، أما كتلة البروتون فهي بمقياس الطاقة تعادل 938 MeV/c² ؛ أي حتى التاوون يعتبر ضعف كتلة البروتون ولكن عمره قصير جدا جدا ).

بما حتى تفاعلات التاوون مماثلة جدا لتفاعلات الإلكترون، لا يمكن التفريق بينهما إلا بكتلة التاوون الأثقل بكثير من كتلة الإلكترون. وبسبب هذه الكتلة الكبيرة فإن التاوون لا يصدر أشعة انكباح كالإلكترون ، لذا فله قابلية اختراق أكبر من الإلكترون. ومع ذلك ، بسبب عمره القصير، يتم تعيين التاوون بشكل رئيسي بطول زمن اضمحلاله، الذي هوصغير جدا يصعب مشاهدته في أشعة الانكباح . قوة اختراقه تظهر فقط في طاقات عالية (أكثر من طاقات الإلكترون فولت وبواسطتها تم تعيين عمر النصف له.).

تسميته واكتشافه

أعطي للتاوون الرمز τ وهوعن اليونانية ومعناها τρίτον, tríton أي " الثالث " ، ذلك لأن جسيم ليبتون-τ هوثالث جسيم مشحون كهربيا مماثل للإلكترون يكتشفه الفهماء. . اكتشفه الفيزيائي مارتن بيرل وزملائه عندما كانوا يجربون اصطدام الإلكترون المسرع بالبوزيترون المسرع في معجل جسيمات ستانفورد في عام 1975 . ومع حتى كلا من الإلكترون والبوزيترون تبلغ كتلته 51و0 مليون إلكترون فولط/ مربع سرعة الضوء ( وتخط الإنجليزية 51و0 MeV/c2) في حالة السكون ، إلا حتى تسريعهما إلى سرعة مقاربة لسرعة الضوء في المعجل أكسبتهما طاقة حركة كبيرة جدا جدا تكفي لأن ينتجا عن اصطدامهما رأسيا جسيما كتلته آلاف أضعاف كتلتيهما حيث تتحول طاقة حركتهما إلى مادة ، وبهذا ينشأ التاوون . هذا متفق تماما مع قانون أينشتين عن تكافؤ الطاقة والكتلة . تبلغ كتلة السكون للتاوون 1777 MeV/c2 ، أي نحوألفي ضعف مجموع كتلتي السكون للإلكترون والبوزيترون ، وهذا مثال حي من الفيزياء يبين كيف من الممكن أن يولد طفل أكبر كثيرا من آبائه .

حاز بيرل في عام 1995 على جائزة نوبل للفيزياء لاكتشافه جسيم التاوون.

تحلل التاوون

Feynman-Diagramm der häufigsten Zerfallskanäle, wobei

{\displaystyle \pi ^{- \equiv (d,{\bar {u )

gilt

يتحلل التاوون τ بعد نشأته سريعا جدا جدا ، وهويتحلل بصفة ريئسية إلى لبتونات خفيفة طبقا للمعادلتين :

{\displaystyle \tau ^{- \to e^{- +{\bar {\nu _{e +\nu _{\tau \quad (17{, 83\pm 0{, 04)\,\%

{\displaystyle \tau ^{- \to \mu ^{- +{\bar {\nu _{\mu +\nu _{\tau \quad (17{, 41\pm 0{, 04)\,\%

احتمال تحلله بهاتين الطريقتين تبلغان 8و17% و4و17%.

كما يتحلل بطرق أخرى إلى جسيمات أثقل (هادرونات) ، مثل بيون أوكاون. المعادلات التالية تؤتي ببعض تلك الطرق (وتسمى أحيانا قنوات تحلل أوقنوات اضمحلال) :

{\displaystyle \tau ^{- \to \pi ^{- +\pi ^{0 +\nu _{\tau \quad (25{, 52\pm 0{, 09)\,\%

{\displaystyle \tau ^{- \to \pi ^{- +\nu _{\tau \quad (10{, 83\pm 0{, 06)\,\%

{\displaystyle \tau ^{- \to 2\pi ^{- +\pi ^{+ +\nu _{\tau \quad (9{, 31\pm 0{, 06)\,\%

{\displaystyle \tau ^{- \to \pi ^{- +2\pi ^{0 +\nu _{\tau \quad (9{, 30\pm 0{, 11)\,\%

{\displaystyle \tau ^{- \to 2\pi ^{- +\pi ^{+ +\pi ^{0 +\nu _{\tau \quad (4{, 62\pm 0{, 06)\,\%

احتمال تحلله بقناة معينة مكتوبة بين أقواس طبقا لنسبتها المئوية للحدوث. قنوات أخرى يتحلل بواسطها ولكن احتمال حدوثها أقل من 1%.

انظر أيضا

ميوون
كاون
قائمة الجسيمات

مراجع

^ L.B. Okun (1980). Quarks and Leptons. إلزيفير. صفحة 103. ISBN تأكد من صحة |isbn= القيمة: checksum (مساعدة).
^ Perl, M. L.; Abrams, G.; Boyarski, A.; Breidenbach, M.; Briggs, D.; Bulos, F.; Chinowsky, W.; Dakin, J.; et al. (1975). "Evidence for Anomalous Lepton Production in
e⁺

e⁻
Annihilation". Physical Review Letters. 35 (22): 1489. Bibcode:1975PhRvL..35.1489P. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489.
^ D. Fargion, P.G. De Sanctis Lucentini, M. De Santis, M. Grossi (2004). "Tau Air Showers from Earth". المجلة الفيزيائية الفلكية. 613 (2): 1285. Bibcode:2004ApJ...613.1285F. doi:10.1086/423124. أرشيف خي:hep-ph/0305128. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ Martin L. Perl: Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton. In: Tran Thanh Van (Hrsg.): Proceedings of the XII Rencontre de Moriond. 1977. (SLAC-PUB-1923, PDF). نسخة محفوظة 22 أغسطس 2017 على مسقط واي باك مشين.
^ M. L. Perl; et al. (1975). "Evidence for Anomalous Lepton Production in e+-e- Annihilation". Physical Review Letters. 35 (22): 1489–1492. doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489. Explicit use of et al. in: |author= (مساعدة)
^ J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012). "Review of Particle Physics". فيزيكال ريفيو. 86 (1): 581–651. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. مؤرشف من الأصل في 14 ديسمبر 2019. |chapter= تم تجاهله (مساعدة)

C. Amsler; et al. (2008). "Review of Particle Physics". Physics Letters B. 667: 1. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2019. Explicit use of et al. in: |author= (مساعدة)

وصلات خارجية

Nobel Prize in Physics 1995
Perl's logbook showing tauon discovery
A Tale of Three Papers gives the covers of the three original papers announcing the discovery.