轻子与电弱力
陶子(tau lepton)
/ tow (rhymes with 'cow') LEP-ton /
陶子是三个带电轻子中最重的——电子最大的表亲。它带有与电子、缪子相同的负电荷,但质量约为电子的 3500 倍,甚至比质子还重。它是第三代带电轻子,是那个小阶梯的最高一级,于 20 世纪 70 年代中期在正负电子对撞中被发现。
如此巨大的质量使陶子极其短命:静止的陶子不到一万亿分之一秒就会衰变。关键在于,陶子重到不仅可以衰变成更轻的轻子(一个电子或一个缪子加上中微子),还可以衰变成夸克,而夸克随即把自己装扮成强子,例如π介子。所以陶子有时以'轻子加中微子'收场,有时以'一小簇强子加一个中微子'收场——这种多面性是电子和缪子都没有的,原因很简单:它们太轻,造不出强子。
陶子是一块珍贵的试验场。因为弱相互作用本应对三代轻子一视同仁(这一性质称为普适性),比较陶子、缪子和电子的行为,是对标准模型的一项尖锐检验。陶子在历史上还为确认物质的三代结构发挥了作用,而它衰变成强子的过程,提供了在中等能量下研究强相互作用的一条干净途径。
大约每六个陶子中有一个会衰变成一个电子和两个中微子,方式和缪子衰变一样——但陶子还能衰变成一个π介子和一个中微子,而缪子太轻、根本做不到。这个额外的选项,正是陶子亮出它'重量级'徽章的表现。
轻到可以模仿缪子,又重到能造出强子——陶子两样都能做。
陶子是唯一重到能衰变成强子的轻子,所以常被用来研究强相互作用——一个轻子充当了观察夸克的窗口。
又称
另见