Ecco come appare un tipico decadimento Z --> tau+ + tau-.Un elettrone che arriva da
destra collide con un anti-elettrone, un positrone, che arriva da sinistra. Si
annichilano e producono un particella Z, che esiste solo per un brevissimo istante
prima di decadere in un una particella tau di carica
positiva ed una di carica negativa.
Il tau è diverso dall’elettrone e
dal muone in quanto ha una
vita molto breve, circa 10-15s.
Questo significa di fatto che il decadimento avviene tipicamente dentro il tubo
a vuoto e non riveliamo mai la particella tau nel
rivelatore. Dobbiamo identificarlo guardando i prodotti del suo decadimento.
Questo rende la particella tau la più difficile da identificare.
La particella tau può
decadere in molti modi diversi. Comunque, il
decadimento tipico produce una o poche particelle visibili. Fra i prodotti di
decadimento c'è sempre almeno un neutrino, che trasporta parte dell’energia e
della quantità di moto. Pertanto le particelle visibili che provengono dal
decadimento dei due tau non
sono in generale in direzioni opposte (back-to-back),
come succede invece quando la Z decade in e+e- o mu+mu-.
Poiché il tau può decadere in molti modi diversi,
c’è una certa probabilità che i due tau decadano in particelle differenti. Questo è lo strumento più
importante che ti permette di identificare gli eventi con tau.
Per esempio, nell’evento sopra il tau
decade in un muone e due neutrini e l’altro in tre adroni carichi, che interagiscono nel calorimetro adronico, più neutrini.
Riassumendo, se vedi un evento in cui ci sono un elettrone o un muone da una parte e qualcosa di diverso dall’altra, come un muone o un elettrone o due-tre adroni, e se i prodotti di decadiento dai due lati non sono in direzioni opposte (back-to-back), puoi sospettare che la Z sia decaduta in particelle tau
Se tutte la particelle fossero rivelate, l’energia
totale misurata dal rivelatore sarebbe idealmente la stessa della collisione,
cioè circa 91 GeV. Tuttavia, negli eventi in cui la Z
decade in particelle tau, l’energia totale misurata è
tipicamente inferiore a 91 GeV a causa dei neutrini
prodotti nei successivi decadimenti dei tau, che non
vengono rivelati.