📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

تاو-ليبتون هو قريب ثقيل للإلكترون، يعيش أقل من تريليون جزء من الثانية. عادةً ما يتحلل إلى جسيمات أخف، لكنه لا يتحلل أبدًا إلى ثلاثة ميونات دفعة واحدة: هذا الانتقال محظور بالقوانين المعروفة لفيزياء الجسيمات. إذا حدث، لكان ذلك يعني أن قوى غير معروفة تعمل في الطبيعة.

النموذج القياسي — أفضل خريطة للعالم المصغر — يتنبأ بأن تحلل التاو إلى ثلاثة ميونات شبه مستحيل. لكن العديد من النظريات التي تحاول تجاوز النموذج القياسي تسمح بهذه العملية باحتمال يمكن ملاحظته. لذلك، البحث عن هذا التحلل هو مثل التحقق من وجود باب في الجدار حيث لا يُظهره أي خريطة.

حلل فيزيائيو ATLAS بيانات تصادمات البروتونات عند طاقة 13 تيرا إلكترون فولت، التي جُمعت على مدى ثلاث سنوات. بحثوا عن أحداث يُنتج فيها بوزون W يتحلل إلى تاو ونيوترينو، ثم يتحول التاو إلى ثلاثة ميونات. خوارزميات خاصة اختارت هذه الأحداث من بين مليارات. في النهاية، لم يُكتشف أي إشارة: البيانات متوافقة مع الخلفية.

غياب التحلل سمح بتحديد حد جديد: احتمال تحلل التاو إلى ثلاثة ميونات أقل من 8.7×10⁻⁸ — أي أقل من مرة واحدة لكل 11 مليون تحلل تاو. هذا أكثر صرامة بنسبة 20% من القيد السابق ويعطي مرجعًا للنظريات والتجارب المستقبلية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.18099

A search for charged lepton flavour violation in $$\tau \to 3\mu$$ decays is performed in $$pp$$ collisions at a centre-of-mass energy of 13 TeV using ATLAS data collected between 2016 and 2018, corresponding to an integrated luminosity of 137 $$\text{fb}^{-1}$$. The search is optimised for the electroweak $$W \to \tau u$$ production channel, due to its higher trigger efficiency, but also considers potential signal events from heavy-flavour production. Data are collected using two-muon and three-muon triggers and a multivariate analysis is used to separate the signal from the background. An unbinned likelihood fit is then performed to the resulting three-muon invariant mass spectrum and the data are found to be compatible with the background-only hypothesis. The observed (expected) limit on the branching ratio $$B(\tau\to3\mu)$$ is found to be $$8.7\times 10^{-8}$$ ($$7.5\times 10^{-8}$$) at 90% CL.