タウニュートリノ
| 構成 | 素粒子 |
|---|---|
| 統計 | フェルミオン |
| 家族 | レプトン |
| 世代 | 三番目 |
| 相互作用 | 弱い、重力 |
| シンボル | ντ |
| 反粒子 | タウ反ニュートリノ（ντ） |
| 理論化された | 1970年代半ば |
| 発見した | DONUTコラボレーション（2000年） |
| 質量 | 非ゼロ（ニュートリノ§質量を参照） |
| 電荷 | 0 e |
| カラーチャージ | いいえ |
| スピン | 1/2 ħ |
| 弱いアイソスピン | 1/2 |
| 弱い超電荷 | −1 |
| キラリティー | 左利き（右利きニュートリノについては、ステライルニュートリノを参照） |
タウニュートリノまたはタウオンニュートリノは、記号νを持つ素粒子である。τタウニュートリノは、正の電荷と正の電荷を持ち、タウ（τ）とともに第3世代のレプトンを形成するため、タウニュートリノと呼ばれます。1974年から1977年にかけて、 SLAC - LBLグループのマーティン・ルイス・パールとその同僚らが行った一連の実験でタウ粒子が検出され、その存在がすぐに示唆されました。[ 1 ]タウニュートリノの発見は、2000年7月にDONUTコラボレーション（ニュータウの直接観測）によって発表されました。[ 2 ] [ 3 ] 2024年、アイスキューブニュートリノ観測所は7つの天体物理学的タウニュートリノ候補の発見を発表しました。[ 4 ] [ 5 ]
2022年現在、タウニュートリノは、その低い断面積、生成の難しさ、他のニュートリノフレーバーとの区別の難しさから、「標準モデルで最も研究されていない粒子」と呼ばれています。[ 6 ]あるレビューでは、タウニュートリノの特性を完全に測定し、ニュートリノ混合に関する知識を検証し、起こりうる異常性を調査し、いずれにしてもタウニュートリノに敏感な実験を最大限に活用するために、さらに研究する価値があると主張しています。[ 6 ]
発見
フェルミ国立加速器研究所のDONUT実験は、 1990年代にタウニュートリノを特異的に検出するために建設されました。この努力は、DONUT共同研究グループがタウニュートリノの検出を報告した2000年7月に実を結びました。[ 2 ] [ 3 ]タウニュートリノはレプトンの中で最後の存在であり、標準模型で発見された粒子の中で2番目に新しいものです（つまり、2012年にヒッグス粒子が発見される12年前に観測されました）。
検出
いくつかの天然の高エネルギータウニュートリノが、IceCubeニュートリノ観測所によって正常に識別されました。[ 7 ]タウニュートリノは、電子ニュートリノと似た光子パターンを生成するため、氷ベースのニュートリノ検出器では電子ニュートリノと区別が困難です。[ 7 ]電子ニュートリノとタウニュートリノは、ミューニュートリノとは対照的に、どちらも氷の中で球形の光子検出パターンを引き起こします。[ 7 ]電子ニュートリノが氷ベースの検出器と相互作用すると、電子が生成され、その電子は原子に衝突して球形の光子パターンを放出するまで遠くまで移動しません。[ 7 ]タウニュートリノはタウ粒子を生成し、これが生成時と崩壊時の2回、光子の球を放出します。[ 7 ]しかし、これらの1球と2球のパターンは、非常に高エネルギーのタウニュートリノを除いて区別が非常に困難です。高エネルギーのタウニュートリノは、タウ粒子を生成と崩壊の間でより長い距離移動させるため、パターンは球体とより区別しやすくなります。[ 7 ]
参照
参考文献
- ^ Perl, ML; et al. (1975). 「eにおける異常なレプトン生成の証拠+e−消滅」。Physical Review Letters . 35 (22): 1489. Bibcode : 1975PhRvL..35.1489P . doi : 10.1103/PhysRevLett.35.1489 .
- ^ a b Jackson, Judy; et al. (2000年7月20日). 「物理学者、フェルミ国立加速器研究所でタウニュートリノの直接証拠を発見」（プレスリリース）バタビア、イリノイ州：フェルミ国立加速器研究所。
- ^ a b Kodama, K.; et al. ( DONUTコラボレーション) (2001). 「タウニュートリノ相互作用の観測」. Physics Letters B. 504 ( 3): 218– 224. arXiv : hep-ex/0012035 . Bibcode : 2001PhLB..504..218D . doi : 10.1016/S0370-2693(01)00307-0 . S2CID 119335798 .
- ^ Lea, Robert (2024年3月14日)、「科学者たちは地球を突き抜けた7つの異質な「ゴースト粒子」を捉えたかもしれない」、Space.com 、 2024年3月16日閲覧。
- ^ペンシルベニア州立大学 (2024年3月13日)、「IceCubeが7つの天体物理学的タウニュートリノ候補を特定」、phys.org 、2024年3月16日閲覧。
- ^ a b Abraham, Roshan Mammen; et al. (2022). 「次の10年間のタウニュートリノ：GeVからEeVへ」 . Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics . 49 (11). arXiv : 2203.05591 . Bibcode : 2022JPhG...49k0501A . doi : 10.1088/1361-6471/ac89d2 .
- ^ a b c d e fライト、キャサリン (2024-04-11)。「7 つの天体物理学的タウ ニュートリノの正体」 .物理学。17 : 58.arXiv : 2403.02516 .土井: 10.1103/PhysRevLett.132.151001。hdl : 2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/388107。PMID 38682982。
