נייטרינו טאואוני (Tau neutrino, סימול: ντ) הוא חלקיק יסודי, חלק מאבני הבסיס המרכיבים את החומר. הוא חלק מהדור השלישי במודל הסטנדרטי (מודל המתאר מהם אבני הבניין הקטנים ביותר לחומר הידועים לנו היום). הנייטרינו הטאואוני הוא פרמיון ממשפחת הלפטונים (leptons). כמו לשאר חלקיקי הניטרינו גם לנייטרינו הטאואוני אין מטען חשמלי, אין מטען צבע, בעל ספין ½ ובעל מסה קטנה מאוד. כמו כן הוא אינו מגיב עם הכוח האלקטרו-מגנטי וגם לא עם הכוח החזק אך כן מושפע מן הכוח החלש באינטראקציה חלשה מאוד. בדומה לכלל הניטרינו, הסיכוי שהוא יבצע אינטראקציה עם גוף כלשהו נמוך מאוד.[1]
נייטרינו טאואוני נוצר כאשר טאו (חלקיק יסוד נוסף, גם ממשפחת הלפטונים, בדור השלישי עם הנייטרינו הטאואוני) מתפרק ללפטון קל יותר (מיואון או אלקטרון, שני חלקיקים נוספים ממשפחת הלפטונים).
הניחו את קיומו של הנייטרינו הטאואוני לראשונה בשנת 1978 עם גילוי החלקיק טאו ב-SLAC, מרכז המאיץ הקווי בסטנפורד(the Stanford Linear Accelerator Center). הם הבינו כי חלקיק טאו היה רק גרסה כבדה יותר של האלקטרון והמיואון ולכן כמו שלאלקטרון יש אלקטרון-ניוטרינו ולמיואון יש מיואון-ניוטרינו מצופה שלטאו יהיה נייטרינו טאואוני גם כן, להשלמת המודל הסטנדרטי. הנייטרינו הטאואוני לא היה ניתן לזיהוי במשך שנים רבות מכיוון שחלקיק הטאו נשאר רק במשך כ-300 FS, ולכן קשה לעקוב אחריו ולעקוב אחרי הניטרינו המקביל שלו. נייטרינו-טאו הם נדירים מאוד.[2]
בשנת 2000 - פיזיקאים במעבדת המאיץ הלאומי פרמילאב (Fermi National Accelerator Laboratory) דיווחו על הממצאים הראשוניים לקיומו של נייטרינו טאואוני.[3]
דונאט (DONUT - Direct observation of the nu tau) היה ניסוי במעבדות פרמי אשר הוקדש לחיפוש אחר אינטראקציות הנייטרינים טאו הגלאי פעל במהלך כמה חודשים בקיץ 1997, ובהצלחה זוהה נייטרינו טאואוני.[4] דבר המאשר את קיומו של הלפטון האחרון של המודל הסטנדרטי. הנתונים מהניסוי שימשו למדידת חתך הפעולה (הסיכוי שהוא יבצע אינטראקציה עם חלקיק כלשהו) של הנייטרינו הטאואוני.[5]
גילוי מדעי היסטורי של ניסוי "אופרה", הממוקם במעבדה תת-קרקעית מתחת להר "גרן ססו" (Gran Sasso) באיטליה: 170 חוקרים מ-33 מוסדות ב-12 מדינות, גילו לאחר שבע שנים של ניסוי כי אחד מתוך המיליארדים הרבים של מיואון-נויטרינו שנוצרו באלומת CERN Neutrinos to Gran Sasso) CNGS) שבקומפלקס מאיצי CERN הפך לכאורה את עורו לנייטרינו טאואוני והוא נצפה באמצעות מתקן הניסוי אופרה.[6]
ניטרינו מופיעים בטבע במספר סוגים ונראה שאלקטרון-ניטרינו ומיואון-ניטרינו יכולים להפוך באופן ספונטני מצורה אחת לצורה אחרת של ניטרינו. הצוות שיגר במאיץ קרניים המכילות סוג אחד בלבד של נייטרינו – נייטרינו של מיואונים ושולח אותם מ־CERN למעבדה בגרן ססו באיטליה כדי לראות כמה מהם מגיעים כסוג שונה – נייטרינו מסוג טאו.[7] במהלך הניסוי הבחינו החוקרים כי החלקיקים הופיעו כמה מיליארדיות שנייה מוקדם לאותו המרחק בהשוואה למהירות האור.
מיואון-ניטרינו עבר "תנודה" במהלך מסע של 730 ק"מ מ־CERN למכון הלאומי האיטלקי לפיזיקה גרעינית והגיע כנייטרינו טאואוני.[8]