τ-Lepton
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- Lepton
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τ-Lepton | |
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| Klassifikation | |
| Elementarteilchen Fermion Lepton | |
| Eigenschaften [1] | |
| Ladung | −1 e (−1,602 · 10−19 C) |
| Masse | 1,907 49(17) u 3,167 47(29) · 10−27 kg 3477,15(31) · me 1776,82(16) MeV/c2 |
| Compton-Wellenlänge | 0,697 787(63) · 10−15 m |
| Spin | 1/2 |
| mittlere Lebensdauer | 2,906(10) · 10−13 s [2] |
Das τ-Lepton (lies: „Tau-Lepton“), Tauon oder τ-Teilchen ist das schwerste der drei geladenen Leptonen des Standardmodells der Elementarteilchen. Seine Masse beträgt 1777 MeV/c2 und damit etwa das 3500-fache seines leichten Schwesterteilchens, des Elektrons. Seine Lebenszeit beträgt 2,906 ± 0,010 · 10−13 s.
Name und Entdeckung
Der Name Tauon, bzw. der Buchstabe τ, wurde nach dem griechischen Wort für Drittes (τρίτον, tríton) gewählt, weil das τ-Lepton das dritte geladene elektronenartige Teilchen ist.[3] Es wurde im Jahre 1975 von Martin L. Perl und seinen Mitarbeitern am SLAC bei einer Elektron-Positron-Kollision im SPEAR-Ring entdeckt.[4] Insbesondere für diese Entdeckung erhielt Perl im Jahre 1995 den Nobelpreis für Physik.
Zerfall
Das τ-Lepton kann sowohl in die leichteren Leptonen zerfallen
- $ \tau ^{-}\to e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+\nu _{\tau }\quad (17{,}83\pm 0{,}04)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to \mu ^{-}+{\bar {\nu }}_{\mu }+\nu _{\tau }\quad (17{,}41\pm 0{,}04)\,\% $
als auch in verschiedene Hadronen, z.B. Pionen oder Kaonen. Hier eine Auswahl der zahlreichen Zerfallskanäle[2]:
- $ \tau ^{-}\to \pi ^{-}+\pi ^{0}+\nu _{\tau }\quad (25{,}52\pm 0{,}09)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to \pi ^{-}+\nu _{\tau }\quad (10{,}83\pm 0{,}06)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to 2\pi ^{-}+\pi ^{+}+\nu _{\tau }\quad (9{,}31\pm 0{,}06)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to \pi ^{-}+2\pi ^{0}+\nu _{\tau }\quad (9{,}30\pm 0{,}11)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to 2\pi ^{-}+\pi ^{+}+\pi ^{0}+\nu _{\tau }\quad (4{,}62\pm 0{,}06)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to K^{*}(892)^{-}+\nu _{\tau }\quad (1{,}20\pm 0{,}07)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to \pi ^{-}+3\pi ^{0}+\nu _{\tau }\quad (1{,}05\pm 0{,}07)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to \pi ^{-}+{\bar {K}}^{0}+\nu _{\tau }\quad (0{,}84\pm 0{,}04)\,\% $
- $ \tau ^{-}\to K^{-}+\nu _{\tau }\quad (0{,}70\pm 0{,}01)\,\% $
Die Quarkzusammensetzung der am häufigsten beteiligten Mesonen lautet:
- $ |\pi ^{-}\rangle =|d{\bar {u}}\rangle \ ,\quad |\pi ^{0}\rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|u{\bar {u}}\rangle -|d{\bar {d}}\rangle \right) $
- $ |K^{-}\rangle =|s{\bar {u}}\rangle \ ,\quad |{\bar {K}}^{0}\rangle =|s{\bar {d}}\rangle $
Diese Mesonen sind pseudoskalare Mesonen mit Gesamtspin 0 und ungerader Parität $ J^{P}=0^{-} $. Es können auch Vektormesonen mit Gesamtspin 1 und ungerader Parität $ J^{P}=1^{-} $ entstehen, so z.B. das $ K^{*}(892)^{-} $:
- $ |{\bar {K}}^{*}(892)^{-}\rangle =|s{\bar {u}}\rangle $
Einzelnachweise
- ↑ Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus der Veröffentlichung der CODATA Task Group on Fundamental Constants: CODATA Recommended Values. National Institute of Standards and Technology, abgerufen am 25. Juli 2015 (englisch).
- ↑ 2,0 2,1 J. Beringer et al. (Particle Data Group): Review of Particle Physics. In: Physical Review D 86 (2012) 010001 (online).
- ↑ 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).
- ↑ M. L. Perl et al.: Evidence for Anomalous Lepton Production in e+-e- Annihilation. In: Physical Review Letters. 35. Jahrgang, Nr. 22, 1975, S. 1489–1492, doi:10.1103/PhysRevLett.35.1489.
