Τ子

馬丁·佩爾

馬丁·佩爾實驗團隊於1975年做實驗探測到陶子。^:ch5這實驗主要使用到史丹福直線加速器中心那時新裝置的史丹福正負電子非對稱圈（SPEAR）與勞倫斯伯克利國家實驗室的磁性探測器。該實驗可以探測與分辨輕子、強子與光子，但該實驗並沒有直接探測到陶子，而是發現了64筆無法給出合理解釋的反常事件，這些事件的形式可以表示為

${\displaystyle \mathrm {e^{+}+e^{-}{\xrightarrow{}}\ e^{\pm }\ +\mu ^{\mp }\ +\ } }$至少兩個未被探測到的粒子

由於無法只用一個粒子來滿足能量守恆與動量守恆，因此必須存在有至少兩個未被探測到的粒子，可是該實驗並未探測到任何其它緲子、電子、光子、或強子，所以佩爾團隊提議，在這些事件裏，嶄新種類的τ+
τ−
粒子對被製成，然後在短暫時間後又衰變為緲子與中微子：

${\displaystyle \mathrm {e^{+}+e^{-}{\xrightarrow{}}\ \tau ^{+}\ +\tau ^{-}\ {\xrightarrow{}}\ e^{\pm }\ +\mu ^{\mp }\ +4\upsilon } }$

這反應很難核對，因為製成τ+
τ−
對所需的能量與製成D介子的閾值相近。後來，在德國電子加速器－漢堡、史丹福正負電子非對稱圈的直接電子計數器（Direct Electron Counter，DELCO）完成的研究工作測得了陶子的質量與自旋。佩爾因為發現陶子與對輕子物理學的開創性實驗研究、弗雷德里克·萊因斯因為發現中微子與對輕子物理學的開創性實驗研究，兩人共同榮獲1995年諾貝爾物理學獎。

符號τ衍生自希臘語τρίτον（triton，在英文裏"第三個"的意思），陶子是第三個被發現的帶電輕子。

陶子衰變時發射W 玻色子的費曼圖。

τ子是唯一可以衰變成強子的輕子，其它輕子並不具有必需的質量。如同陶子的其它衰變方法，強子型衰變是通過弱相互作用進行。陶子的幾個主要強子型衰變與實驗測得的分支比為

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {25.52\%} \ \pi ^{-}\ +\pi ^{0}\ +\upsilon _{\tau }} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {10.83\%} \ \pi ^{-}\ +\upsilon _{\tau }} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {9.30\%} \ \pi ^{-}\ +2\pi ^{0}\ +\upsilon _{\tau }} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {8.99\%} \ \pi ^{-}\ +\pi ^{+}\ +\pi ^{-}\ +\upsilon _{\tau }} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {2.70\%} \ \pi ^{-}\ +\pi ^{+}\ +\pi ^{-}\ +\pi ^{0}\ +\upsilon _{\tau }} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {1.05\%} \ \pi ^{-}\ +3\pi ^{0}\ +\upsilon _{\tau }} }$

將陶子的所有強子型衰變分支比總合起來，約為64.79%。

在標準模型裏，陶子與陶中微子的陶子數L_τ為1，反陶子與反陶中微子的陶子數L_τ為-1；其它種輕子的陶子數L_τ為0。由於在弱衰變裏，陶子數守恆，每當陶子衰變為緲子或電子時，會同步產生一個陶中微子。陶子的常見純輕子型衰變與實驗測得的分支比為

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {17.83\%} \upsilon _{\tau }\ +e^{-}\ +{\bar {\upsilon _{e}}}} }$

${\displaystyle \mathrm {\tau ^{-}\ \xrightarrow {17.41\%} \ \upsilon _{\tau }\ +\mu ^{-}\ +{\bar {\upsilon _{\mu }}}} }$

由於輕子普適性，這兩個數值很近似。^:36-38

像其它帶電亞原子粒子一般，陶子也可能與其他亞原子粒子共同形成奇異原子。例如，與電子偶素e+
e−
或緲子偶素μ+
e−
類似的陶子偶素（tauonium）τ+
e−
，被預測有製備出來的可能性。

探測τ+
τ−
原子對於量子電動力學的研究極為重要，因為它是最具質量，最緊密的純量子電動力學系統之一。但是，由於陶子會非常快速地衰變，製備與研究τ+
τ−
原子是很困難的實驗。

• 小出公式

• Nobel Prize in Physics 1995 （页面存档备份，存于）
• Perl's logbook showing tau discovery
• A Tale of Three Papers gives the covers of the three original papers announcing the discovery.