Tau (partícula)

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Tau (τ)
Clasificación
Partícula elemental
Fermión
Leptón
Tercera generación
Tau
Propiedades
Masa: 3,167 (6) · 10−27 kg
1776,99 (29) MeV/c2
Carga eléctrica: −1 e
Carga de color: Neutra
Espín: \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} \hbar\;
Vida media: 3 · 10−13 s
Antipartícula: Antitau (τ+)
Interacciona con: Gravedad
Electromagnetismo
Interacción débil

La partícula tau (también llamada a veces tauón) es una partícula elemental masiva que pertenece a la tercera generación de leptones. Tiene una vida media muy corta, de unos 3·10−13 segundos, y una masa de unos 1777 MeV/c² (casi el doble que la del protón y más de 3.000 veces la del electrón).

Historia[editar]

El tau fue detectado por primera vez a través de unos experimentos dirigidos por Martin Lewis Perl entre 1974 y 1977. Se empleó un nuevo equipo del acelerador de partículas del SLAC, el SPEAR (un colisionador de electrones y positrones); y un nuevo detector magnético, el LBL. Tenían las herramientas necesarias como para poder distinguir con bastante exactitud entre leptones, hadrones y fotones.

Se descubrió a partir de ciertas anomalías en la desintegración de las partículas. De hecho, observaron el siguiente evento:

e^{+} + e^{-} \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + \mbox{particulas no detectadas}

Al hacer el balance de energía entre los estados inicial y final, se observó que la energía final era menor. En ninguna ocasión los muones, hadrones o fotones sumaban la energía necesaria para igualarse a la del estado inicial. Entonces se propuso que con la energía que hacían colisionar al electrón y al positrón se creaba un par de nuevas partículas muy masivas, que pronto decaía en las demás partículas observadas. De hecho, el evento es:

e^+ + e^- \rightarrow \tau^+ + \tau^- \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + {\nu_{e}}^{(si\;e^{+})} + \overline{\nu_{\mu}}^{(si\;\mu^{-})} + \overline{\nu_{\tau}} + \nu_{\tau}

Esta propuesta fue difícil de verificar porque la energía necesaria para producir el par tau-antitau era parecida a la que se requiere para crear un par de mesones. Poco a poco se fue confirmando la existencia del tauón en el DESY y en el SLAC, y la masa y spin del mismo se iba estableciendo. Después, Martin Lewis Perl ganó el premio Nobel de física en 1995 por su descubrimiento, junto a Frederik Reines (que descubriría el tau-neutrino).

Clasificación en el modelo estándar[editar]

El tau pertenece a la tercera generación de leptones, junto al muon que pertenece a la segunda y al electrón de la primera. Como todos los leptones, parece ser una partícula elemental, no constituida por partículas más pequeñas. Si está formado por partículas más pequeñas, éstas deben de estar por debajo de la escala de los 10−18 metros, ya que los aceleradores de partículas de hasta el 2006 sólo pueden 'observar' hasta esa escala.

El tau es un fermión, con un spin igual a la mitad de la constante reducida de Planck; y como los demás leptones, cumple la simetría CPT con su antipartícula.

Desintegración[editar]

El tau es el único leptón que tiene la masa necesaria como para desintegrarse la mayoría de las veces en hadrones. Un 18% de las veces el tau decae en un electrón y dos neutrinos, y otro 18% en un muon y dos neutrinos. El restante 64% de las ocasiones decae en forma de hadrones y un neutrino.

Todas las desintegraciones son debidas a la interacción débil (incluso las hadrónicas), y todas conservan el número tauónico. Por tanto, todas las desintegraciones anteriores incluyen un neutrino tauónico, aunque debido a la propia naturaleza de los mismos son muy difíciles de detectar, dada su escasa interacción con la materia.

Átomos exóticos[editar]

Se ha predicho que el tauón forme átomos exóticos al igual que otras partículas subatómicas cargadas. Uno de dichos átomos, llamado tauonio por analogía al muonio, está compuesto por un antitauón y un electrón: τ+
e
.

Otro tipo de átomo exótico es un átomo ónico τ+
τ
llamado verdadero tauonio y es difícil de detectar. Su detección es importante para la electrodinámica cuántica.[1]

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. «Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ+μ)». Physical Review Letters 102 (21):  p. 213401. 2009. doi:10.1103/PhysRevLett.102.213401. Bibcode2009PhRvL.102u3401B. 

Enlaces externos[editar]