素 粒 ギ、 子 カ 物 学 ン 理 シ Ⅳ ギ、 素 粒 子 カ 物 学 理 ン シ Ⅳ 1.77GeV 4. タウと写真乾板 タウ ( またはタウレプトン、タウオン ) は標準模型の中の素粒子の一つです。電子と同 じレプトン系列であり、その中でも最も重い素粒子です。その重さは、なんと電子の 3500 倍、 ミューオンの 17 倍であり、なんとその重さは水素原子よりも重い ( 水素分子よりかは軽い ) 。 またタウの寿命は短く、わずか 2.9X10-13 秒、つまり 3 秒の 10 兆分の 1 秒で崩壊してし まいます。このようにとても重く、また短い時間しか存在出来ないタウですが、とても重要 な情報を持っている素粒子です。たとえばタウはレプトンの中でで唯一クオークたちで作ら れたハドロンに崩壊することが出来るます。その崩壊を観測することで様々な強い相互作 用で主に記述されている量子色力学の検証を行うことが可能です。このタウの崩壊をもう少 し細かく見てみますと、弱い相互作用によって W ポソンを媒介させてニュートリノとパイオ ンのような様々ハドロンや電子などに崩壊します。 写真乾板によるタウの観測 タウを直接観測することは難しいことです。タウの寿命を考えると、タウが生まれてから 消滅するまでタウが移動する距離は 1 mm 程度です。このタウの 1 mm の軌跡は高度に発 展した原子核乾板 ( エマルション ) を用いると観測することができます。原子核乾板とは 古くから素粒子実験に使われて来た検出器で、写真乾板 ( 写真フィルム ) の一種です。こ の特殊で巨大な写真乾板は現在日本 ( の F フィルム ) でしか作れない技術です。これを用 いた観測が、イタリアで行われている OPERA 実験と呼ばれるニュートリノ振動に関する実 験です。これはスイスのセルンから打ち出されたミューニュートリノビームを、イタリアのグ ランサッソで観測し、そのビームの中にタウニュートリノを観測することでニュートリノ振動 を検証した観測です。 OPERA 実験では以下の図のようにタウを観測しています。 タウの軌跡が直接見える ID 目ロ ュートリノの軌跡は見えない 1 1- タウ -Tau 質量 : 1 .77 GeV 電荷 : -1 スピン : 1 / 2 レプトン 第三世代 birth : 1 975 レプトンの中でも最も重い素粒子。 その重さは水素原子よりも重い。レ プトンはカラー自由度を持っていな し、ので、強い相互作用は基本的には 影響しない。しかし、タウはその重 さのため、ハドロン的な振る舞いを 見せて崩壊したりもする。 趣味はカメラ。彼女のもっているカ メラはなにやらすごいこだわりと技 術が詰まっているらしい。が彼女以 外はあんまり未を持っていない。 原子核卓長 ー・——•—lepton 1 .77COV タウ W ポソンが力を 伝えている点 タウニュートリノヒム 4 806eV ダブリューポソン 4 ダカューポソ ) <16MeV 80C む V €lementary Particle Per50nified 新 95iC5 namaHamiltonian P n い