Два фотона превратились в два тау-лептона в протон-протонных столкновениях

Коллаборация CMS сообщила об обнаружении на Большом адронном коллайдере события-кандидата в процесс образования двух тау-лептонов из двух фотонов. Пока что это единственное зарегистрированное такое событие в протон-протонных столкновениях. Об этом команда CMS сообщила на сайте CERN.

Тау-лептон (таон) — самый тяжелый и нестабильный лептон в лептонном семействе элементарных частиц, обнаруженный последним из заряженных лептонов в поздних 1970х годах. Его время жизни составляет всего 290 × 10^-15 секунд. Поэтому его было сложно обнаружить и до сих пор сложно изучать по сравнению с двумя другими лептонами — электроном и мюоном. Впрочем, не все вопросы решены и для более легких лептонов. Например, недавно мы писали, что эксперимент Muon g-2 видит отклонения от Стандартной модели.

Чтобы изучать таон, ученые ищут в коллайдерах специфический процесс: из взаимодействия двух фотонов образуются два тау-лептона, которые быстро распадаются в мюоны, электроны или заряженные пи-мезоны и нейтрино. Ранее такой процесс был зарегистрирован лишь в столкновениях ядер свинца на Большом адронном коллайдере.

Теперь коллаборация CMS сообщает, что кандидат в такое событие зарегистрирован в протон-протонных столкновениях. Благодаря высокой способности установки CMS к реконструированию треков частиц, ученым удалось выделить событие, в котором отсутствуют любые другие треки помимо образования таонов на дистанции менее одного миллиметра.

Уже на основании этого измерения команда CMS смогла установить наиболее жесткие ограничения на аномальный магнитный момент тау-лептона. Физики уменьшили неопределенность предсказаний до значений всего лишь в три раза больше квантовых поправок, что на порядок лучше предыдущих оценок, превышающих в 20 раз величину квантовых поправок.

Впрочем, неточности в описании свойств тау-лептона не мешают ученым его использовать. Например, для поиска темных бозонов.