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Le tauon

Le tauon, désigné par la lettre grecque τ (tau), est une particule élémentaire fondamentale. Il fait partie de la famille des leptons, au même titre que l'électron et le muon. Comme tous les leptons, le tauon est un fermion, possédant un spin intrinsèque de 1/2. Il porte une charge électrique négative, égale à la charge élémentaire (-e), identique à celle de l'électron.

La découverte tauon a eu lieu relativement tard dans l'histoire de la physique des particules, étant observée pour la première fois dans les années 1970 par l'équipe de Martin Lewis Perl au Stanford Linear Accelerator Center (SLAC). Cette découverte a été faite indirectement, en analysant les produits de collision d'électrons et de positons à haute énergie, et a valu à Martin Perl une part du prix Nobel de physique en 1995.

Une caractéristique majeure du tauon est sa masse. Il est considérablement plus lourd que l'électron et le muon. Sa masse est d'environ 1,777 GeV/c², soit environ 3477 fois la masse de l'électron ou environ 17 fois celle du muon. Cette masse élevée le rend unique parmi les leptons chargés stables (l'électron) ou modérément instables (le muon).

En raison de sa masse importante, le tauon est très instable et a une durée de vie extrêmement courte, de l'ordre de 2,9 x 10⁻¹³ secondes (soit 0,29 picoseconde). C'est le seul lepton qui est suffisamment massif pour pouvoir se désintégrer non seulement en d'autres leptons plus légers et leurs neutrinos associés, mais aussi en hadrons (particules composées de quarks, comme les mésons ou les baryons). Sa désintégration se produit principalement via l'interaction faible. Les principaux modes de désintégration comprennent la désintégration en un muon plus un anti-neutrino muonique et un neutrino tauique, en un électron plus un anti-neutrino électronique et un neutrino tauique, ou en un ou plusieurs hadrons (le plus souvent des pions ou des kaons) plus un neutrino tauique. L'observation des désintégrations hadroniques a été un élément clé dans son identification et l'étude de ses propriétés.

Le tauon est la troisième et la plus massive des "générations" de leptons chargés dans le Modèle standard de la physique des particules. L'existence de ces trois leptons chargés (électron, muon, tauon) et de leurs neutrinos associés (neutrino électronique, neutrino muonique, neutrino tauique) constitue une partie fondamentale de la structure de ce modèle, qui organise les particules en trois familles ou générations de fermions. Chaque tauon est associé à son propre neutrino, le neutrino tauique (ντ), qui est une particule neutre, de spin 1/2, et dont la masse est très faible mais non nulle (comme pour les autres neutrinos), participant également à l'interaction faible.

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