10 مه 2024 -توسط Science China Press-چکیده گرافیکی اعتبار: بولتن علوم (2024).
زمانی اتم هیدروژن را ساده ترین اتم در طبیعت می دانستند که از یک الکترون بدون ساختار و یک پروتون ساختار یافته تشکیل شده بود. با این حال، با پیشرفت تحقیقات، دانشمندان نوع ساده‌تری از اتم را کشف کردند که شامل الکترون‌ها، میون‌ها یا تائون‌های بدون ساختار و پادذرات بدون ساختار آنها بود. این اتم‌ها صرفاً توسط فعل و انفعالات الکترومغناطیسی، با ساختارهای ساده‌تر از اتم‌های هیدروژن به یکدیگر متصل می‌شوند و دیدگاه جدیدی در مورد مسائل علمی مانند مکانیک کوانتومی، تقارن بنیادی و گرانش ارائه می‌دهند.
تا به امروز، تنها دو نوع اتم با برهمکنش های الکترومغناطیسی خالص کشف شده است: حالت محدود الکترون-پوزیترون که در سال 1951 کشف شد و حالت اتصال الکترون-آنتی مون که در سال 1960 کشف شد. در طول 64 سال گذشته، هیچ نشانه دیگری از چنین برهمکنشی وجود نداشته است. اتم هایی با فعل و انفعالات الکترومغناطیسی خالص، اگرچه پیشنهاداتی برای جستجوی آنها در پرتوهای کیهانی یا برخورد دهنده های پرانرژی وجود دارد.
تائونیوم که از یک تاون و پادذره آن تشکیل شده است، شعاع بور تنها 30.4 فمتومتر (1 فمتومتر = 10-15 متر) دارد که تقریباً 1/1741 شعاع بور یک اتم هیدروژن است. این نشان می‌دهد که تاونیم می‌تواند اصول بنیادی مکانیک کوانتومی و الکترودینامیک کوانتومی را در مقیاس‌های کوچک‌تر آزمایش کند و ابزار قدرتمندی برای کاوش در اسرار دنیای ریز مواد باشد.
اخیراً مطالعه‌ای با عنوان روش جدید برای شناسایی سنگین‌ترین اتم QED در Science Bulletin منتشر شده است که رویکرد جدیدی را برای کشف تائونیوم پیشنهاد می‌کند.
این مطالعه نشان می‌دهد که با جمع‌آوری داده‌های 1.5 ab-1 در نزدیکی آستانه تولید جفت تاون در برخورددهنده الکترون و پوزیترون و انتخاب رویدادهای سیگنال حاوی ذرات باردار همراه با نوترینوهای کشف‌نشده که انرژی را می‌برند، اهمیت مشاهده تائونیوم از 5σ تجاوز خواهد کرد. این نشان دهنده شواهد تجربی قوی برای وجود تائونیوم است.
این مطالعه همچنین نشان داد که با استفاده از همان داده‌ها، دقت اندازه‌گیری جرم تاو لپتون را می‌توان تا سطح بی‌سابقه 1 کو، دو مرتبه بزرگ‌تر از بالاترین دقت به‌دست‌آمده در آزمایش‌های فعلی، بهبود بخشید. این دستاورد نه تنها به آزمایش دقیق تئوری ضعیف الکتریسیته در مدل استاندارد کمک می کند، بلکه پیامدهای عمیقی برای سؤالات اساسی فیزیک مانند جهانی بودن طعم لپتون دارد.
این دستاورد به عنوان یکی از مهمترین اهداف فیزیکی تاسیسات پیشنهادی Super Tau-Charm (STCF) در چین یا کارخانه Super Charm-Tau (SCTF) در روسیه عمل می کند: کشف کوچکترین و سنگین ترین اتم با فعل و انفعالات الکترومغناطیسی خالص با اجرا کردن ، دستگاه در نزدیکی آستانه جفت تائون به مدت یک سال و برای اندازه گیری جرم تاو لپتون با دقت بال عمل نمود. .
