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タウニュートリノ（またはタウオンニュートリノ）は、記号νで表される素粒子である。τとゼロ電荷タウ (τ)と共に、第 3世代のレプトンニュートリノという名前が付けられましたSLAC–LBLグループの同僚とともにMartin Lewis Perlが一連の実験でタウ粒子を検出した後にすぐに示唆されました[2]タウ ニュートリノの発見は、2000 年 7 月にDONUT コラボレーション(Direct Observation of the Nu Tau) によって発表されました。[3][4]2024 年に、IceCube ニュートリノ観測所は7 つの天体物理学的タウ ニュートリノ候補の発見を発表しました。[5][6]
2022年現在、タウニュートリノは断面積が小さく、生成が難しく、他のニュートリノの種類と区別するのが難しいため、「標準模型で最も研究されていない粒子」と呼ばれています。[ 7 ]あるレビューでは、タウニュートリノの特性を完全に測定し、ニュートリノ混合に関する知識を検証し、考えられる異常を調査し、いずれにせよタウニュートリノに感度のある実験を最大限に活用するために、タウニュートリノをさらに研究する価値があると主張しています。[ 7 ]
フェルミラボのDONUT実験は、タウニュートリノを検出するために1990年代に構築されました。これらの努力は2000年7月に実を結び、DONUTコラボレーションはタウニュートリノの検出を報告しました。[ 3 ] [ 4 ]タウニュートリノはレプトンの最後のものであり、標準模型で2番目に最近発見された粒子です（つまり、2012年のヒッグス粒子の発見の12年前に観測されました）。
IceCube ニュートリノ観測所によって、いくつかの天然の高エネルギー タウ ニュートリノが首尾よく識別されています。[ 8 ]タウ ニュートリノは、電子ニュートリノと同様の光子パターンを生成するため、氷ベースのニュートリノ検出器では電子ニュートリノと区別するのが困難です。[ 8 ]電子ニュートリノとタウ ニュートリノは、ミュー ニュートリノとは対照的に、どちらも氷の中で球状の光子検出パターンを引き起こします。[ 8 ]電子ニュートリノが氷ベースの検出器と相互作用すると、電子が生成され、原子に衝突して球状の光子パターンを放出する前に遠くまで移動しません。[ 8 ]タウ ニュートリノはタウ粒子を生成し、生成されたときと崩壊するときに、光子の球を 2 回放出します。[ 8 ]しかし、これらの1球と2球のパターンは、非常に高エネルギーのタウニュートリノを除いて区別するのが非常に困難です。高エネルギーのタウニュートリノは、タウ粒子が生成から崩壊までより遠くまで移動するため、パターンが球体とより区別しやすくなります。[ 8 ]