Ver el código de «Tau (partícula)»

{{Ficha de partícula
| nombre = Tau (τ<sup>−</sup>)
| imagen = 
| tamaño_imagen = 
| pie = 
| num_tipos = 
| clasificación = [[Partícula elemental]]
| composición = 
| familia = [[Fermión]]
| grupo = [[Leptón]]
| generación = [[generación (física de partículas)|Tercera generación]]
| interacción = [[interacción gravitatoria|Gravedad]], [[interacción electromagnética|electromagnetismo]] e [[interacción débil]]
| antipartícula = [[Antitauón]] (τ<sup>+</sup>) 
| estado = 
| teorizada = 
| descubierta =  [[Martin Lewis Perl]] ''et al.'' (1975)<ref>{{Cita libro  |autor=L. B. Okun  |título= Leptons and Quarks  |página=103  |editorial=[[North-Holland Publishing]]
 |año=1980  |isbn=978-0444869241  |otros=V.I. Kisin (trans.) }}</ref> 
| símbolo = τ<sup>−</sup>
| masa = 3,167 (6) · 10<sup>−27</sup> [[kilogramo|kg]]<br />1776,99 (29) [[electronvoltio|MeV]]/[[velocidad de la luz|c]]<sup>2</sup>
| vida_media = 2.906 · 10<sup>−13</sup> [[segundo (unidad de tiempo)|s]] 
| decaimiento_de_partícula = 
| carga_eléctrica = −1 [[carga elemental|e]] 
| radio_de_carga = 
| dipolo_eléctrico = 
| polarizabilidad_eléctrica = 
| momento_magnético = 
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| carga_de_color = Neutra
| espín = {{frac|1|2}}
| num_estados_espín = 
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| hipercarga_débil = 
| paridad = 
| paridad_c = 
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| paridad_r = 
| simetrías_condensadas = 
}}
 
La partícula '''tau''' o '''tauón''' es una [[partícula elemental]] masiva que pertenece a la tercera generación de [[leptón|leptones]].<ref name="PDG2018">
  {{cite journal
    |author1=Tanabashi, M. 
    |display-authors=etal -Particle Data Group
    |title=Review of Particle Physics
    |year=2018
    |journal=Physical Review D
    |volume=98  |issue=3  |pages=030001
    |doi=10.1103/PhysRevD.98.030001  
    |bibcode=2018PhRvD..98c0001T
    |url=http://pdglive.lbl.gov/Particle.action?node=S035
    |hdl=10044/1/68623
    |hdl-access=free
    }}</ref> Tiene una [[vida media]] muy corta, de unos 2,9·10<sup>−13</sup> segundos, y una [[masa]] de unos {{unidad|1777|MeV/c²}}, casi el doble que la del [[protón]] y 3498 veces la del [[electrón]].<ref>{{cita libro|título=Diccionario de química física|editorial=Ediciones Díaz de Santos|año =2005|isbn=9788479786915}}</ref>

== Historia ==
El tauón fue anticipado independientemente en un artículo de 1971 por [[Yung-su Tsai]].<ref>
{{cite journal
 |first=Yung-Su  |last=Tsai   |author-link=Yung-su Tsai
 |date=1971-11-01 
 |journal=Physical Review D
 |volume=4 |issue=9 |page=2821
 |title=Decay correlations of heavy leptons in e<sup>+</sup> + e<sup>−</sup> → {{math|ℓ}}<sup>+</sup> + {{math|ℓ}}<sup>−</sup>
 |doi=10.1103/PhysRevD.4.2821  |bibcode = 1971PhRvD...4.2821T
}}
</ref> Entonces fue detectado por primera vez en unos experimentos dirigidos por [[Martin Lewis Perl]] entre 1974 y 1977.<ref name="Perl1975">
{{cite journal|last1=Perl|first1=M.L.|last2=Abrams|first2=G.|last3=Boyarski|first3=A.|last4=Breidenbach|first4=M.|author-link4=Martin Breidenbach|last5=Briggs|first5=D.|last6=Bulos|first6=F.|last7=Chinowsky|first7=W.|last8=Dakin|first8=J.|last9=Feldman|first9=G.|year=1975|title=Evidence for anomalous lepton production in {{SubatomicParticle|Positron}}{{SubatomicParticle|Electron}} annihilation|journal=[[Physical Review Letters]]|volume=35|issue=22|page=1489|bibcode=1975PhRvL..35.1489P|doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489}}
</ref> Se descubrió gracias a un nuevo colisionador de [[electrón|electrones]] y [[positrón|positrones]], el [[Anillo Acelerador de Positrones y Electrones de Stanford]] (''Stanford Positron and Electron Accelerator Ring'' o SPEAR), construido en [[SLAC]] en 1972; y un nuevo detector magnético, el MARK-I, desarrollado en colaboración con el [[Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley]]. Con este instrumento, pudieron detectarse ciertas anomalías en la [[desintegración de partículas|desintegración]] de las partículas generadas en las colisiones; observaron el siguiente evento:

{{ecuación|<math>e^{+} + e^{-} \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + \mbox{particulas no detectadas}</math>}}

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 decaían en las demás partículas observadas. El evento sería:

{{ecuación|<math>e^+ + e^- \rightarrow \tau^+ + \tau^- \rightarrow e^{\pm} + \mu^{\mp} + {\nu_{e}}^{(si\;e^{+})} + \overline{\nu_{\mu}}^{(si\;\mu^{-})} + \overline{\nu_{\tau}} + \nu_{\tau} </math>}}

Esta propuesta fue difícil de verificar porque la [[energía]] necesaria para producir el par tau-antitau era parecida a la requerida para crear un par de [[mesón|mesones]]. Posteriores experimentos en [[DESY]] y en [[SLAC]] confirmaron la existencia de la partícula, y proporcionaron valores más precisos para la masa y spin de la misma.<ref>{{cita publicación|título=The discovery of the Tau lepton|nombre=Martin Lewis|apellido=Pearl|publicación=SLAC-PUB-5937 |fecha=Septiembre de 1992|url=http://www.slac.stanford.edu/cgi-wrap/getdoc/slac-pub-5937.pdf|idioma=inglés}}</ref> [[Martin Lewis Perl]] ganó el [[premio Nobel]] de física en 1995 por su descubrimiento, junto a [[Frederik Reines]] (que descubriría el [[neutrino tauónico]]).

El símbolo {{math|τ}} se derivó del griego {{lang|el|τρίτον}} (''triton'', que significa "tercero"), ya que fue el tercer leptón cargado descubierto.<ref>
{{cite conference
 |first=M.L. |last=Perl
 |date=6–18 March 1977
 |title=Evidence for, and properties of, the new charged heavy lepton
 |conference=XII Rencontre de Moriond
 |place=Flaine, France
 |book-title=Proceedings of the XII&nbsp;Rencontre de Moriond
 |publication-date=April 1977
 |editor1-first=T. Thanh   |editor1-last=Van
 |editor2-first=R.M.I.E.M. |editor2-last=Orsay
 |id=SLAC-PUB-1923
 |url=http://slac.stanford.edu/pubs/slacpubs/1750/slac-pub-1923.pdf
 |access-date=2021-03-25 
}}
</ref>

Martin Lewis Perl compartió el [[Premio Nobel de Física]] de 1995 con [[Frederick Reines]]. Este último recibió su parte del premio por el descubrimiento experimental del [[neutrino]].

== Clasificación en el modelo estándar ==
El tauón pertenece a la tercera [[generación (física de partículas)|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<sup>−18</sup> [[metro]]s, ya que los [[acelerador de partículas|aceleradores de partículas]] de hasta el 2006 solo pueden 'observar' hasta esa escala.

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

== Desintegración ==
El tau es el único leptón que tiene la masa necesaria como para [[desintegración de partículas|desintegrarse]] la mayoría de las veces en [[hadrón|hadrones]]. Un {{esd|18 %}} de las veces el tau decae en un [[electrón]] y dos [[neutrino]]s, y otro {{esd|18 %}} en un [[muon]] y dos neutrinos. El restante {{esd|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 leptónico|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.

[[File:Feynman diagram of decay of tau lepton.svg|thumb|right|260px|[[Diagrama de Feynman]] de las desintegraciones del tau por emisión de un [[off-shell]] [[bosón W]].]] 
El tau es el único leptón que puede decaer en [[hadrón]]s - las masas de otros leptones son demasiado pequeñas. Al igual que los modos de desintegración leptónica del tau, la desintegración hadrónica se produce a través de la [[fuerza nuclear débil|interacción débil]].<ref name="NCP">
{{cite journal
 |last=Riazuddin |author-link=Riazuddin (físico)
 |year=2009
 |title=Interacciones no estándar
 |journal=NCP 5th Particle Physics Sypnoisis
 |volume=1 |issue=1 |pages=1-25
 |url=http://www.ncp.edu.pk/docs/snwm/Riazuddin_Non_Standartd_Interaction.pdf
}}</ref>Dado que el [[número de leptón|número de leptón tauónico]] se conserva en las desintegraciones débiles, siempre se crea un [[neutrino tau]] cuando una tau desintegra.<ref name="NCP"/>

La [[fracción de ramificación]] de las desintegraciones hadrónicas tau dominantes son:<ref name="PDG2018"/>
* 25,49% para la desintegración en un [[pión]] cargado, un pión neutro y un neutrino tau;
* 10,82% para la desintegración en un pión cargado y un neutrino tau;
* 9,26% para la desintegración en un pión cargado, dos piones neutros y un neutrino tau;
* 8,99% para la desintegración en tres piones cargados (de los cuales dos tienen la misma carga eléctrica) y un neutrino tau;
* 2,74% para la desintegración en tres piones cargados (de los cuales dos tienen la misma carga eléctrica), un pión neutro y un neutrino tau;
* 1,04% para la desintegración en tres piones neutros, un pión cargado y un neutrino tau.

En total, el leptón tau decaerá hadrónicamente aproximadamente el 64,79% de las veces.

La [[fracción de ramificación]] de las desintegraciones tau puramente leptónicas comunes son:<ref name="PDG2018"/>
* 17,82% para la desintegración en un neutrino tau, un electrón y un antineutrino electrón;
* 17,39% para la desintegración en un neutrino tau, un muón y un antineutrino muón.
La similitud de los valores de las dos fracciones de ramificación es una consecuencia de la [[universalidad leptónica]].

== Átomos exóticos ==
Se ha predicho que el tauón forme [[átomo exótico|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: {{SubatomicParticle|Tau+}}{{SubatomicParticle|Electron}}. 

Otro tipo de átomo exótico es un átomo [[onio|ónico]] {{SubatomicParticle|Tau+}}{{SubatomicParticle|Tau-}} llamado ''verdadero tauonio'' y es difícil de detectar. Su detección es importante para la [[electrodinámica cuántica]].<ref>
{{Cita publicación
 | apellido=Brodsky | nombre=Stanley J.
 | apellido2=Lebed  |nombre2=Richard F.
 | año=2009
 | título=Production of the Smallest QED Atom: True Muonium (μ<sup>+</sup>μ<sup>−</sup>)
 | publicación=[[Physical Review Letters]]
 | volumen=102 | número=21 | página=213401
 | arxiv=0904.2225
 | bibcode= 2009PhRvL.102u3401B
 | doi=10.1103/PhysRevLett.102.213401
}}</ref>

== Véase también ==
* [[Antitauón]]
* [[Anexo:Tabla de partículas]]
* [[Desintegración de partículas|Desintegración]]
* [[Neutrino]]
* [[Fórmula de Koide]]
* [[Sabor (física de partículas)]]
* [[Generación (física de partículas)]]
* [[Leptón]]

== Referencias ==
{{Listaref}}
* Particle Listings 2005, de [http://pdg.lbl.gov/ Particle data group], s035.pdf (tau)

==Bibliografía==
*{{cite web
 |author1=J. Peltoniemi |author2=J. Sarkamo |year=2005
 |url=http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-mass.html
 |title=Laboratory measurements and limits for neutrino properties
 |work=The Ultimate Neutrino Page
 |accessdate=2008-11-07
}}
*{{cite journal
 |author1=Amsler, C. 
 |display-authors=etal
 |year=2008
 |title=Review of Particle Physics
 |journal=[[Physics Letters B]]
 |volume=667 |issue=1 |page=1
 |doi=10.1016/j.physletb.2008.07.018|bibcode = 2008PhLB..667....1A
 |url=http://scipp.ucsc.edu/%7Ehaber/pubs/Review_of_Particle_Physics_2014.pdf
 }}
*{{cite arxiv
 |author=Anicin, I. V. 
 |year=2005
 |title=The Neutrino: Its Past, Present and Future
 |eprint=physics/0503172
}}
*{{cite journal
 |author1=Fukuda, Y. 
 |display-authors=etal
 |year=1998
 |title=Evidence for Oscillation of Atmospheric Neutrinos
 |journal=Physical Review Letters
 |volume=81 |issue=8 |pages=1562–1567
 |arxiv=hep-ex/9807003
 |doi=10.1103/PhysRevLett.81.1562
 |bibcode = 1998PhRvL..81.1562F
}}
*{{cite journal
 |author1=Kodama, K. 
 |display-authors=etal
 |year=2001
 |title=Observation of tau neutrino interactions
 |journal=Physics Letters B
 |volume=504 |issue=3 |pages=218–224
 |doi=10.1016/S0370-2693(01)00307-0|arxiv = hep-ex/0012035 |bibcode = 2001PhLB..504..218D
 }}
*{{cite book
 |author1=B. R. Martin |author2=G. Shaw |year=1992
 |chapter=Chapter&nbsp;2: Leptons, quarks and hadrons
 |title=Particle Physics
 |url=https://archive.org/details/particlephysics0000mart/page/23
 |url-access=registration
 |pages=23–47
 |publisher=[[John Wiley & Sons]]
 |isbn=978-0-471-92358-9
}}
*{{cite journal
 |first1=S. H. |last1=Neddermeyer
 |last2=Anderson |first2=C. D. 
 |year=1937
 |title=Note on the Nature of Cosmic-Ray Particles
 |journal=[[Physical Review]]
 |volume=51 |issue=10 |pages=884–886
 |doi=10.1103/PhysRev.51.884
 |bibcode=1937PhRv...51..884N
 |url=https://authors.library.caltech.edu/8618/1/NEDpr37.pdf
 }}
*{{cite journal
 |author1=Perl, M. L. 
 |display-authors=etal
 |year=1975
 |title=Evidence for Anomalous Lepton Production in e<sup>+</sup>–e<sup>−</sup> Annihilation
 |journal=[[Physical Review Letters]]
 |volume=35 |issue=22 |pages=1489–1492
 |doi=10.1103/PhysRevLett.35.1489
 |bibcode = 1975PhRvL..35.1489P
}}
*{{cite book
 |author1=Peskin, M. E. 
 |author2=Schroeder, D. V. 
 |title=Introduction to Quantum Field Theory
 |year=1995
 |publisher=[[Westview Press]]
 |isbn=978-0-201-50397-5
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 |url=https://archive.org/details/introductiontoqu0000pesk
 }}
*{{cite journal
 |author=Riesselmann, K.  
 |year=2007 
 |title=Logbook: Neutrino Invention 
 |url=http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000450 
 |journal=Symmetry Magazine
 |volume=4 |issue=2
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20090531073123/http://www.symmetrymagazine.org/cms/?pid=1000450 
 |archive-date=2009-05-31 
}}
*{{cite book
 |author=Rosenfeld, L. 
 |year=1948
 |title=Nuclear Forces
 |page=xvii
 |publisher=[[Interscience Publishers]]
}}
*{{cite book
 |author=Shankar, R. 
 |year=1994 |edition=2nd
 |chapter=Chapter 2: Rotational Invariance and  Angular Momentum
 |title=Principles of Quantum Mechanics
 |url=https://archive.org/details/principlesofquan0000shan_x3c9
 |pages=[https://archive.org/details/principlesofquan0000shan_x3c9/page/305 305]–352
 |publisher=[[Springer (publisher)|Springer]]
 |isbn=978-0-306-44790-7
}}
*{{cite book
 |author=Weinberg, S. 
 |year=2003
 |title=The Discovery of Subatomic Particles
 |publisher=[[Cambridge University Press]]
 |isbn=978-0-521-82351-7
 |url-access=registration
 |url=https://archive.org/details/discoveryofsubat00wein_0
 }}
*{{cite book
 |author=Wilson, R. 
 |year=1997
 |title=Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe
 |page=138
 |publisher=[[CRC Press]]
 |isbn=978-0-7484-0748-4
}}
* {{cite book
 | author=B.A. Schumm
 | year=2004
 | title=Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics
 | publisher=Johns Hopkins University Press
 | isbn=978-0-8018-7971-5
 | url-access=registration
 | url=https://archive.org/details/deepdownthingsbr00schu
 }}
* {{cite web
 |url = http://www.symmetrymagazine.org/standard-model/
 |title = The Standard Model of Particle Physics Interactive Graphic
}}
* {{cite book
 | author1=I. Aitchison
 | author2=A. Hey
 | year=2003
 | title=Gauge Theories in Particle Physics: A Practical Introduction.
 | publisher=Institute of Physics
 | isbn=978-0-585-44550-2
}}
* {{cite book
 | author1=W. Greiner
 | author2=B. Müller
 | year=2000
 | title=Gauge Theory of Weak Interactions
 | publisher=Springer
 | isbn=978-3-540-67672-0
}}
* {{cite book
 | author1=G.D. Coughlan
 | author2=J.E. Dodd
 | author3=B.M. Gripaios
 | year=2006
 | title=The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists
 | url=https://archive.org/details/ideasofparticlep0000coug_q6u9
 | publisher=Cambridge University Press
 }}
* {{cite book
 | author=D.J. Griffiths
 | year=1987
 | title=Introduction to Elementary Particles
 | url=https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4
 | publisher=John Wiley & Sons
 | isbn=978-0-471-60386-3
}}
* {{cite book
 | author=G.L. Kane
 | year=1987
 | title=Modern Elementary Particle Physics
 | url=https://archive.org/details/modernelementary0000kane_h0l3
 | publisher=Perseus Books
 | isbn=978-0-201-11749-3
}}
* {{cite book
 | author1=T.P. Cheng
 | author2=L.F. Li
 | year=2006
 | title=Gauge theory of elementary particle physics
 | publisher=Oxford University Press
 | isbn=978-0-19-851961-4
}} Highlights the [[gauge theory]] aspects of the Standard Model.
* {{cite book
 | author1=J.F. Donoghue
 | author2=E. Golowich
 | author3=B.R. Holstein
 | year=1994
 | title=Dynamics of the Standard Model
 | publisher=Cambridge University Press
 | isbn=978-0-521-47652-2
}} Highlights dynamical and [[phenomenology (particle physics)|phenomenological]] aspects of the Standard Model.
* {{cite book
 | author=L. O'Raifeartaigh
 | year=1988
 | title=Group structure of gauge theories
 | publisher=Cambridge University Press
 | isbn=978-0-521-34785-3
}}
* {{cite book |url = https://books.google.com/books?id=QYlX6AL4CtwC |title=Elementary Particle Physics: Foundations of the Standard Model, Volume 2 |isbn=978-3-527-64890-0 |last1=Nagashima|first1=Yorikiyo|year=2013|publisher=Wiley}} 920 pages.
* {{cite book |url= https://books.google.com/books?id=HbdEAgAAQBAJ |title=Quantum Field Theory and the Standard Model |isbn=978-1-107-03473-0|last=Schwartz|first=Matthew D.|year=2014|publisher=Cambridge University}} 952 pages.
* {{cite book |url= https://books.google.com/books?id=dpANo3e_pS8C |title=The Standard Model and Beyond |isbn=978-1-4200-7907-4|last=Langacker|first=Paul|year=2009|publisher=CRC Press}}  670 pages.  Highlights [[finite group|group-theoretical]] aspects of the Standard Model.
* {{cite journal
 |author1=E.S. Abers
 |author2=B.W. Lee
 |year=1973
 |title=Gauge theories
 |journal=[[Physics Reports]]
 |volume=9 |issue=1
 |pages=1–141
 |doi=10.1016/0370-1573(73)90027-6
|bibcode = 1973PhR.....9....1A }}
* {{cite journal
 |author=M. Baak |display-authors=etal
 |year=2012
 |title=The Electroweak Fit of the Standard Model after the Discovery of a New Boson at the LHC
 |journal=[[The European Physical Journal C]]
 |volume=72 |issue=11 |pages=2205
 |arxiv=1209.2716
 |doi=10.1140/epjc/s10052-012-2205-9
|bibcode = 2012EPJC...72.2205B
|s2cid=15052448
 }}
* {{cite journal
 |author=Y. Hayato |display-authors=etal
 |year=1999
 |title=Search for Proton Decay through ''p'' → ''νK''<sup>+</sup> in a Large Water Cherenkov Detector
 |journal=[[Physical Review Letters]]
 |volume=83 |issue=8 |pages=1529–1533
 |arxiv = hep-ex/9904020
 |bibcode=1999PhRvL..83.1529H
 |doi=10.1103/PhysRevLett.83.1529
|s2cid = 118326409}}
* {{cite arXiv
 |author=S.F. Novaes
 |year=2000
 |title=Standard Model: An Introduction
 |eprint=hep-ph/0001283
}}

== Enlaces externos ==
{{wikcionario}}
* [https://web.archive.org/web/20060221145023/http://www.mipagina.cantv.net/aquilesr/ Introducción a la astronomía] (con información del tau y otras partículas)
* [http://nobelprize.org/physics/laureates/1995/index.html Premio Nobel de física de 1995] (en inglés)
* [https://web.archive.org/web/20061002194356/http://www.symmetrymag.org/cms/?pid=1000018 Notas de Perl mostrando el descubrimiento del tau] (en inglés)

{{Control de autoridades}}
[[Categoría:Leptones]]
[[Categoría:Ciencia de los años 1970]]
[[Categoría:1975]]