Tauon

τ-Lepton
Klassifikation
Elementarteilchen; Fermion; Lepton
Eigenschaften<ref>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 4. Juli 2019 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)).</ref>
elektrische Ladung	−1 e;
Masse	1,907 54(13) u; 3,167 54(21) · 10−27 kg; 3477,23(23) me
Ruheenergie	1776,86(12) MeV;
Compton-Wellenlänge	6,977 71(47) · 10−16 m
Spin	½
mittlere Lebensdauer	290,3(5) · 10−15 s <ref name="PDG"></ref>
Wechselwirkungen	schwach; elektromagnetisch; Gravitation

Das Tauon, auch τ-Lepton, Tau-Lepton oder τ-Teilchen, ist das schwerste der drei geladenen Leptonen des Standardmodells der Elementarteilchen. Seine Masse beträgt 1777 MeV/c² und damit etwa das 3500fache der Masse seines leichten Schwesterteilchens, des Elektrons. Seine mittlere Lebensdauer beträgt etwa 0,29 Pikosekunden, es ist damit deutlich instabiler als ein Myon.

Name und Entdeckung

Zerfall

Datei:Feynman diagram of decay of tau lepton.svg

Feynman-Diagramm der häufigsten Zerfallskanäle, wobei <math>\pi^-\equiv(d,\bar u)</math> gilt

Das τ-Lepton kann sowohl in die leichteren Leptonen zerfallen<ref name="PDG" />

<math>

\begin{array}{lcll} \tau^- & \to & e^- + \bar\nu_e + \nu_\tau\ \quad\quad\quad & (17{,}82 \pm 0{,}04)\,\% \\ \tau^- & \to & \mu^- + \bar\nu_\mu + \nu_\tau & (17{,}39 \pm 0{,}04)\,\% \\ \end{array} </math>

als auch in verschiedene Hadronen, z. B. Pionen oder Kaonen. Hier eine Auswahl der zahlreichen Zerfallskanäle<ref name="PDG" />:

<math>

\begin{array}{lcll} \tau^- & \to & \pi^- + \pi^0 + \nu_\tau & ( 25{,}49 \pm 0{,}09)\,\% \\ \tau^- & \to & \pi^- + \nu_\tau & ( 10{,}82 \pm 0{,}05)\,\% \\ \tau^- & \to & 2\pi^- + \pi^+ + \nu_\tau & (\ 9{,}31 \pm 0{,}05)\,\% \\ \tau^- & \to & \pi^- + 2\pi^0 + \nu_\tau & (\ 9{,}26 \pm 0{,}10)\,\% \\ \tau^- & \to & 2\pi^- + \pi^+ + \pi^0 + \nu_\tau & (\ 4{,}62 \pm 0{,}05)\,\% \\ \tau^- & \to & K^*(892)^- + \nu_\tau & (\ 1{,}20 \pm 0{,}07)\,\% \\ \tau^- & \to & \pi^- + 3\pi^0 + \nu_\tau & (\ 1{,}04 \pm 0{,}07)\,\% \\ \tau^- & \to & \pi^- + \bar K^0 + \nu_\tau & (\ 0{,}840 \pm 0{,}014)\,\% \\ \tau^- & \to & K^- + \nu_\tau & (\ 0{,}696 \pm 0{,}010)\,\% \\ \end{array} </math>

Die Quarkzusammensetzung der am häufigsten beteiligten Mesonen lautet:

<math>

\begin{array}{lcll} |\pi^- \rangle & = & \ | d \bar u \rangle \\ |\pi^0 \rangle & = & \left(| u \bar u \rangle - | d \bar d \rangle \right) / \sqrt{2} \\ |K^- \rangle & = & \ | s \bar u \rangle \\ |\bar K^0 \rangle & = & \ | s \bar d \rangle \\ \end{array} </math>

Diese Mesonen sind pseudoskalare Mesonen mit Gesamtspin 0 und ungerader Parität <math>J^P=0^-</math>. Es können auch Vektormesonen mit Gesamtspin 1 und ungerader Parität <math>J^P=1^-</math> entstehen, so z. B. das <math>K^*(892)^-</math>:

<math>

\begin{array}{lcll} |\bar K^*(892)^- \rangle & = & | s \bar u \rangle \end{array} </math>

Einzelnachweise

Vorlage:Hinweisbaustein