การค้นหาทาว
ในปี ค.ศ. 1973 ทีมนักวิจัยที่ศูนย์ Stanford Linear Accelerator Center( SLAC) ประเทศสหรัฐอเมริกา. ได้ใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่เรียกว่า Stanford Positron-Electron Asymmetric Rings ( SPEAR) เร่งให้ อิเล็กตรอนและโพสิตรอนพลังงานสูงเข้าชนกันแล้วตรวจ หาอนุภาคที่เกิดขึ้นหลังการชนด้วยเครื่องตรวจหาที่เรียกว่า " มาร์คหนึ่ง " ( The Mark I detector)
ก่อนการทดลองจริงทีมนักวิจัยคาดว่า : ผลการชนกันของอิเล็กตรอนและโพสิตรอนพลังงานสูง
มาก ๆ นี้ จะต้องเกิด เป็นอนุภาคใหม่. และพวกเขาตั้งชื่อว่า ทาว ( tau : )ซึ่งเป็นตัวอักษรใน
ภาษากรีก. โดยคาดว่าในการชนกันจะเกิด อันตรกิริยาดังนี้
จากนั้นพวกเขาได้เริ่มทำการทดลองโดยใช้พลังงานสูงถึง 4.8 GeV. ในการเร่งอิเล็กตรอน
และโพสิตรอนให้มีความเร็วสูงไปตามท่อที่อยู่ของลำอนุภาค (Beam Pipe). แล้วพุ่งเข้าชนกันใน
เครื่องตรวจหามาร์คหนึ่ง. จากการศึกษาร่อง รอย (track) ที่เกิดขึ้นและการเบนในสนามแม่เหล็ก
พบว่า : อนุภาคที่ตรวจจับได้คืออิเล็กตรอน , มิวออนบวก และพลังงานจำนวนหนึ่ง. ซึ่งจะเห็น
ว่าผลที่เกิดขึ้นนี้ไม่สอดคล้องกับการทำนายก่อนการทดลองและอนุภาคที่ตรวจจับได้นี้ยังขัดกับ
แนวคิดเกี่ยวกับการชนกันของอนุภาคที่มีมวลและความเร็วเท่ากันสองอนุภาค. ที่กล่าวว่า หลังการชนกันจะต้องเกิดพลังงานหรือมวลที่แยกเป็นสองกลุ่มเท่า ๆ กันอยู่ในวงศ์เดียวกัน
ของเลปตอน.แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์เสนอแนวความคิดว่า : ก่อนที่จะมาเป็นอิเล็กตรอนกับ
มิวออนบวกนั้น.แท้จริงแล้วเกิดเป็นทาวบวก และ ทาวลบ มาก่อน. แต่สองตัวนี้มีครึ่งชีวิตสั้น
มากๆ อยู่ในช่วง 10-13วินาทีจึงไม่สามารถตรวจจับได้. โดยทั้งสองอนุภาคนี้เมื่อสลายตัวแล้วจะ
ให้อิเล็กตรอนและะมิวออนบวกออกมาพร้อมกับนิวตริโน. และที่สำคัญผลจากการคำนวณเลขรส
ของเลปตอนตามแนวคิดนี้พบว่า : มีความสมดุลของเลขรสของเลปตอน มวล และ พลังงานทั้ง
ก่อนและหลังการชนกัน. จึงทำให้เป็นที่ยอมรับโดยทั่วกันว่ามีอนุภาคทาวอยู่จริง. ซึ่งทาวมีมวล
นิ่ง(rest mass) 1,777 MeV/c2 ซึ่งมากกว่าอิเล็กตรอนถึง 3500 เท่าและมีครึ่งชีวิต 2.96x10-13
วินาที. เขียนเป็นแผนภาพไฟยน์แมน (Feynman's diagram ) แสดงการเกิดทาวได้ดังนี้.
|