타우 입자 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{입자 정보
|이름 = 타우
|구성 = [[기본입자]]
|가족 = [[페르미온]]
|무리 = [[렙톤]]
|세대 = 3 세대
|반입자 = 반타우 입자
|발견 = [[마틴 펄]]
|기호 = τ<sup>−</sup>
|질량 = 3.167 47×10<sup>−27</sup> kg<ref name="CODATA2010"/><br>1.907 49 [[원자 질량 단위|u]]<ref name="CODATA2010"/><br>1776.82(16) [[전자볼트|MeV]]/[[빛의 속도|c]]<sup>2</sup><ref name="CODATA2010">{{저널 인용|제목=CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2010
|이름=Peter J.|성=Mohr|공저자=Barry N. Taylor, David B. Newell
|저널=Reviews of Modern Physics|권=84|호=4|쪽=1527–1605|doi=10.1103/RevModPhys.84.1527|arxiv=1203.5425|bibcode=2012RvMP...84.1527M|url=http://physics.nist.gov/cuu/Constants/|날짜=2010-11-13}}</ref><ref name="PDG">{{저널 인용|이름=J.|성=Beringer|공저자=et al.|저널=Phys. Rev. D|권=86|쪽=010001|날짜=2012|제목=Review of Particle Physics|doi=10.1103/PhysRevD.86.010001|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/Particle.action?node=S035}}{{깨진 링크|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/Particle.action?node=S035 }}</ref>
|전하 = −1 [[기본 전하|e]]
|스핀 = 1/2
|평균수명 = 0.2906(10) ps<ref name="PDG"/>
}}

[[입자물리학]]에서 '''타우 입자'''({{llang|en|tau lepton}}, {{lang|en|tauon}})는 제3[[세대 (물리학)|세대]]의 [[렙톤]]이다. 음의 전하를 지니며, 질량이 1.78 GeV/''c''<sup>2</sup>로 [[렙톤]] 가운데 가장 무겁다. 이는 양성자의 거의 두 배의 질량이다. 타우 입자의 [[반입자]]는 반타우 입자이며, 같은 세대의 [[중성미자]]는 [[타우 중성미자]]이다.

== 분류 ==
타우 입자는 제3[[세대 (물리학)|세대]]의 [[렙톤]]이다. 반면, [[전자]]는 1세대 렙톤이며, [[뮤온]]은 2세대 렙톤이다. 전자나 뮤온과 같이 타우 입자는 점처럼 보인다. 즉 어떠한 구조도 보이지 않으며, 있다고 해도 10<sup>−18</sup> 미터 이하일 것이라는 것이다. 또한 전자와 뮤온과 같이 타우 입자는 1/2의 [[스핀 (물리학)|스핀]]을 지니고 있다. 타우 입자 및 반타우 입자는 각각 전자 및 [[양전자]]와 동일한 전하량을 지닌다.

== 붕괴 ==
타우 입자는 [[강입자]]로 붕괴하는 유일한 [[렙톤]]이다. 다른 렙톤은 붕괴에 필요한 충분한 질량을 가지고 있지 않다. 타우 입자 및 강입자의 붕괴 과정은 [[약한 상호작용]]에 의해 일어난다. 타우 입자의 평균 수명은 약 0.3 피코초이다.

특수한 경우를 제외하고는 [[렙톤 수]]가 세대별로 보존되므로 타우 입자가 뮤온 및 전자로 붕괴하는 과정에서 [[타우 중성미자]]가 생성된다.

타우 입자가 전자와 중성미자로 붕괴하는 [[갈래비]]는 약 18%이며, 뮤온 및 중성미자로 붕괴하는 비율 역시 비슷하다. 반면 하드론으로 붕괴하는 비율은 64%이다.

== 발견 ==
타우 입자는 1974년과 1977년 사이에 [[SLAC]]-[[LBL]]의 [[마틴 루이스 펄]] 연구진이 발견하였다.<ref>{{저널 인용|이름=M. L.|성=Perl|저자링크=마틴 루이스 펄|공저자= G. S. Abrams, A. M. Boyarski, M. Breidenbach, D. D. Briggs, F. Bulos, W. Chinowsky, J. T. Dakin, G. J. Feldman, C. E. Friedberg, D. Fryberger, G. Goldhaber, G. Hanson, F. B. Heile, B. Jean-Marie, J. A. Kadyk, R. R. Larsen, A. M. Litke, D. Lüke, B. A. Lulu, V. Lüth, D. Lyon, C. C. Morehouse, J. M. Paterson, F. M. Pierre, T. P. Pun, P. A. Rapidis, B. Richter, B. Sadoulet, R. F. Schwitters, W. Tanenbaum, G. H. Trilling, F. Vannucci, J. S. Whitaker, F. C. Winkelmann, J. E. Wiss|제목={{lang|en|Evidence for Anomalous Lepton Production in e<sup>+</sup>-e<sup>-</sup> Annihilation}}|doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489|저널={{lang|en|Physical Review Letters}}|권=35|호=22|쪽=1489–1492|연도=1975}}</ref> SLAC은 SPEAR이라는 전자 및 양전자 충돌 장비를 보유했으며, LBL은 자기 관측기를 보유하고 있었다. 기기를 이용하여 [[렙톤]], [[하드론]], [[광자]]를 서로 구분하는 것이 가능했다. 연구진은 타우 입자를 직접 관측하지는 못하였지만 다음과 같은 이상한 과정을 관측하였다.

:<math>e^+ + e^- \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + </math>관측되지 않은 입자

처음의 에너지가 마지막까지 보존되지 않는다는 점에 미루어 관측되지 않은 입자가 있다는 것을 알 수 있었다. 하지만 [[뮤온]]이나 [[전자]], 혹은 [[하드론]]이나 [[광자]] 등은 관측할 수 없었다. 후에 이러한 현상은 새로운 입자의 생성 및 붕괴를 중간 과정으로 거친다고 다음과 같이 제안되었다.

:<math>e^+ + e^- \rightarrow \tau^+ + \tau^- \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + 4 \nu</math>

이후 [[DESY]]-Hamburg와 DELCO에서의 연구가 타우 입자의 질량 및 [[스핀 (물리학)|스핀]]을 측정하였다.

1995년 [[마틴 루이스 펄]]과 [[프레더릭 라이너스]]는 각각 타우 입자와 [[타우 중성미자]]를 발견한 공로로 [[노벨 물리학상]]을 수상하였다.<ref>{{웹 인용 |url=http://nobelprize.org/physics/laureates/1995/index.html |제목=1995년 노벨 물리학상 |확인날짜=2006년 1월 5일 |보존url=https://web.archive.org/web/20081015201122/http://nobelprize.org/physics/laureates/1995/index.html |보존날짜=2008년 10월 15일 |url-status=dead }}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[입자 목록]]

== 외부 링크 ==
* [https://web.archive.org/web/20061002194356/http://www.symmetrymag.org/cms/?pid=1000018 펄의 타우온 관련 기록]
* [http://www.slac.stanford.edu/pubs/slacreports/reports01/ssi92-034.pdf 발견에 관한 3개의 논문]

== 각주 ==
{{각주}}

{{기본입자}}

{{전거 통제}}

[[분류:렙톤]]
[[분류:기본 입자]]