Klucz do narodzin czasu - Projekty - Wprowadzenie - Animacja rozpadu Z --> t+ + t-

Animacja rozpadu Z --> t+ + t-

Tak właśnie mógłby wyglądać typowy rozpad Z --> t+ + t-. Nadbiegający z prawej strony elektron zderza się z antyelektronem, czyli pozytonem, nadbiegającym z lewej strony. Obie cząstki anihilują i wytwarzają cząstkę Z, która istnieje nadzwyczaj krótko, po czym rozpada się na jedną dodatnio i jedną ujemnie naładowany taon.

Taon różni się od elektronu i mionu tym, że ma bardzo krótki czas życia, wynoszący około 10-15s. Faktycznie oznacza to, że jego rozpad na ogół zachodzi wewnątrz rury, w której biegnie wiązka i że nigdy nie wykrywamy samej cząstki t w obrębie detektora. Zamiast tego będziemy musieli ją zidentyfikować na podstawie jej produktów rozpadu. Dlatego też cząstka t jest najtrudniejsza do zidentyfikowania.

Cząstka t może się rozpaść na bardzo wiele różnych obiektów. W wyniku rozpadu pojawia się jednak na ogół jedna lub kilka obserwowalnych cząstek. Wśród produktów rozpadu jest zawsze przynajmniej jedno neutrino, które unosi część pędu i energii. Dlatego też rejestrowane przez detektor cząstki powstające z dwóch rozpadających się cząstek t mogą nie rozbiegać się w przeciwne strony, jak to ma miejsce w przypadku rozpadu cząstki Z na parę e+e- lub m+m-.

Ponieważ taon może się rozpaść na wiele różnych obiektów, może się zdarzyć, że każdy z pary taonów rozpadnie się inaczej. Jest to najważniejszy sposób identyfikacji cząstek t. Na przykład, w powyższym przykładzie jedna cząstka t rozpada się mion i dwa neutrina, a druga na trzy naładowane hadrony oddziałujące w kalorymetrze hadronowym, plus neutrina.

Podsumowując, jeśli zobaczycie zdarzenie, w którym po jednej stronie jest elektron lub mion, a po drugiej stronie coś innego, na przykład mion lub elektron albo dwa lub trzy hadrony, i jeśli produkty rozpadu po obu stronach nie rozbiegają się w przeciwne strony, możecie podejrzewać, że cząstka Z rozpadła się na taony.

Gdyby zostały wykryte wszystkie cząstki, zmierzona przez detektor całkowita energia byłaby idealnie taka sama, jak energia zderzenia, to znaczy około 91 GeV. Jednak w zdarzeniach, gdzie Z rozpada się na cząstki t, całkowita mierzona energia wynosi na ogół znacznie poniżej 91 GeV, z powodu nie wykrytych neutrin, które są wytwarzane w dalszych rozpadach cząstki t.