輕子與電弱力
陶子(tau lepton)
/ tow (rhymes with 'cow') LEP-ton /
陶子是三個帶電輕子中最重的——電子最大的表親。它帶有與電子、緲子相同的負電荷,但質量約為電子的 3500 倍,甚至比質子還重。它是第三代帶電輕子,是那個小階梯的最高一級,於 20 世紀 70 年代中期在正負電子對撞中被發現。
如此巨大的質量使陶子極其短命:靜止的陶子不到一兆分之一秒就會衰變。關鍵在於,陶子重到不僅可以衰變成更輕的輕子(一個電子或一個緲子加上微中子),還可以衰變成夸克,而夸克隨即把自己裝扮成強子,例如π介子。所以陶子有時以「輕子加微中子」收場,有時以「一小簇強子加一個微中子」收場——這種多面性是電子和緲子都沒有的,原因很簡單:它們太輕,造不出強子。
陶子是一塊珍貴的試驗場。因為弱交互作用本應對三代輕子一視同仁(這一性質稱為普適性),比較陶子、緲子和電子的行為,是對標準模型的一項尖銳檢驗。陶子在歷史上還為確認物質的三代結構發揮了作用,而它衰變成強子的過程,提供了在中等能量下研究強交互作用的一條乾淨途徑。
大約每六個陶子中有一個會衰變成一個電子和兩個微中子,方式和緲子衰變一樣——但陶子還能衰變成一個π介子和一個微中子,而緲子太輕、根本做不到。這個額外的選項,正是陶子亮出它「重量級」徽章的表現。
輕到可以模仿緲子,又重到能造出強子——陶子兩樣都能做。
陶子是唯一重到能衰變成強子的輕子,所以常被用來研究強交互作用——一個輕子充當了觀察夸克的窗口。
又稱
另見