Tau Propriétés générales Classification Lepton Composition Élémentaire Groupe Lepton Génération 3 Symbole τ Antiparticule Antitauon Propriétés physiques Masse 1,777 GeV.c (3,17×10 kg) Charge électrique -1,60217653(14)×10 C Charge de couleur 0 Spin ½ Durée de vie 2.8×10 s

Le tau (également appelé lepton tau, particule tau ou tauon) est une particule de la famille des leptons, de masse 1 777 MeV.c. Il est symbolisé par τ. Ses propriétés sont proches de celles de l'électron et du muon, mais il est plus massif et de faible durée de vie. Avec son neutrino associé et les quarks t(top) et b(bottom ou beauty), il forme la troisième série (la plus massive) de fermions dans le modèle standard.

Il a les mêmes propriétés que l'électron sauf qu'il est 3 500 fois plus lourd (c'est pourquoi on l'appelle aussi "électron super-lourd").

Atomes exotiques

Le tau est théoriquement capable de former des atomes exotiques comme d'autres particules subatomiques chargées. L'un d'eux, appelé tauonium par analogie au muonium, se compose d'un électron et d'un antitauon : τe.

Un autre est un onium ττ, appelé vrai tauonium (par analogie au vrai muonium), difficile à identifier à cause de la très courte durée de vie du tau aux faibles énergies (non relativiste) nécessaires à la formation de cet atome.

τ子（tauon），又称涛子、陶子，是带负电荷、自旋⁄2的基本粒子，标记为τ−，由马丁·佩尔实验团队于1975年发现。陶子、电子、缈子与对应的三种中微子，都归属于轻子；陶子是第三代轻子，电子是第一代，缈子是第二代。对应于陶子的中微子称为陶中微子。陶子的反粒子称为反陶子，带正电荷，其寿命、质量、自旋都和陶子相同，标记为τ+。

陶子的半衰期为2.9×10 秒，质量为1,776.82 MeV（稍加比较，电子的质量为0.511 MeV，缈子的质量为105.7 MeV）。陶子的相互作用与电子非常类似，陶子可以视为电子的特大质量版本。由于陶子的特大质量，陶子发射出的轫致辐射比电子少很多，因此，陶子比电子更具有穿透性，但是陶子的寿命很短，陶子的移动范围主要是由衰变长度设置，由于数值过小，很难观察到轫致辐射。只有在超高能量时，即能量超过PeV时，才能观察到陶子的穿透性。

历史

马丁·佩尔 马丁·佩尔实验团队于1975年做实验探测到陶子。这实验主要使用到史丹福直线加速器中心那时新设备的史丹福正负电子非对称圈（SPEAR）与劳伦斯伯克利国家实验室的磁性探测器。该实验可以探测与分辨轻子、强子与光子，但该实验并没有直接探测到陶子，而是发现了**笔无法给出合理解释的反常事件，这些事件的形式可以表示为 e+ + e− → e± + μ∓ +至少两个未被探测到的粒子。 由于无法只用一个粒子来满足能量守恒与动量守恒，因此必须存在有至少两个未被探测到的粒子，可是该实验并未探测到任何其它缈子、电子、光子、或强子，所以佩尔团队提议，在这些事件里，崭新种类的τ+τ−粒子对被制成，然后在短暂时间后又衰变为缈子与中微子： e+ + e− → τ+ + τ− → e± + μ∓ + 4ν 这反应很难核对，因为制成τ+τ−对所需的能量与制成D介子的阈值相近。后来，在德国电子加速器－汉堡、史丹福正负电子非对称圈的直接电子计数器（Direct Electron Counter，DELCO）完成的研究工作测得了陶子的质量与自旋。佩尔因为发现陶子与对轻子物理学的开创性实验研究、弗雷德里克·莱因斯因为发现中微子与对轻子物理学的开创性实验研究，两人共同荣获1995年诺贝尔物理学奖。 符号τ衍生自希腊语τρίτον（triton，在英文里"第三个"的意思），陶子是第三个被发现的带电轻子。

衰变

τ−→π−π0ν τ：25.52%

τ−→π−ν τ：10.83%

τ−→π−2π0ν τ：9.30%

τ−→π−π+π−ν τ：8.99%

τ−→π−π+π−π0ν τ：2.70%

τ−→π−3π0ν τ：1.05%

τ−→ν τe−ν e：17.83%

τ−→ν τμ−ν μ：17.41%

奇异原子

像其它带电亚原子粒子一般，陶子也可能与其他亚原子粒子共同形成奇异原子。例如，与电子偶素e+e−或缈子偶素μ+e−类似的陶子偶素（tauonium）τ+e−，被预测有制备出来的可能性。 探测τ+τ−原子对于量子电动力学的研究极为重要，因为它是最具质量，最紧密的纯量子电动力学系统之一。但是，由于陶子会非常快速地衰变，制备与研究τ+τ−原子是很困难的实验。

参阅

小出公式