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El leptón tau es un pariente pesado del electrón que vive menos de una billonésima de segundo. Normalmente se desintegra en partículas más ligeras, pero nunca directamente en tres muones: esa transición está prohibida por las leyes conocidas de la física de partículas. Si ocurriera, significaría que en la naturaleza actúan fuerzas desconocidas.

El modelo estándar, el mejor mapa del microcosmos, predice que la desintegración del tau en tres muones es prácticamente imposible. Pero muchas teorías que intentan ir más allá de él permiten ese proceso con una probabilidad observable. Por eso, buscar esta desintegración es como comprobar si hay una puerta en la pared donde el mapa no la indica.

Los físicos de ATLAS analizaron datos de colisiones de protones a una energía de 13 TeV recogidos durante tres años. Buscaron eventos en los que se produce un bosón W que se desintegra en un tau y un neutrino, y luego el tau se convierte en tres muones. Algoritmos especiales seleccionaron esos eventos entre miles de millones. Al final, no se detectó ninguna señal: los datos son consistentes con el fondo.

La ausencia de la desintegración permitió establecer un nuevo límite: la probabilidad de que el tau se desintegre en tres muones es menor que 8.7×10⁻⁸, es decir, menos de una vez por cada 11 millones de desintegraciones del tau. Esto es un 20% más estricto que el límite anterior y proporciona una referencia para futuras teorías y experimentos.

Resumen original

tal como lo escribieron los autores, en inglés 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.