ATLAS-simulering som visar en hypotetisk ny laddad partikel (χ1+) som korsar pixelsystemets fyra lager och förfaller till en osynlig neutral partikel (χ10) och en odetekterad pion (π+). De röda rutorna representerar partikelinteraktionerna med detektorn. Upphovsman:ATLAS Collaboration/CERN
Naturen har överraskat fysiker många gånger i historien och kommer säkert att göra det igen. Därför, fysiker måste hålla ett öppet sinne när de letar efter fenomen bortom standardmodellen.
Vissa teorier förutspår förekomsten av nya partiklar som lever under mycket kort tid. Dessa partiklar skulle förfalla till kända partiklar som interagerar med de sofistikerade "ögonen" i ATLAS -experimentet vid CERN. Dock, detta kanske inte är fallet. Ett allt mer populärt alternativ är att några av dessa nya partiklar kan ha massor mycket nära varandra, och skulle således resa en bit innan de förfallit. Detta möjliggör den spännande möjligheten att direkt observera en ny typ av partikel med ATLAS -experimentet, snarare än att rekonstruera den via sina sönderfallsprodukter som fysiker gör till exempel för Higgs boson.
Ett attraktivt scenario förutspår förekomsten av en ny elektriskt laddad partikel, en chargino (χ 1 ± ), som kan leva tillräckligt länge för att resa några tiotals centimeter innan de förfaller till en osynlig neutral svagt interagerande partikel, en neutralino (χ 1 0 ). En laddad pion skulle också produceras i förfallet, men på grund av den mycket lika massan av chargino och neutralino, dess energi skulle inte räcka för att den skulle kunna detekteras. Som visas i figur 1, simuleringar förutsäger en ganska spektakulär signatur av en laddad partikel som "försvinner" på grund av de oupptäckta sönderfallsprodukterna.
Antalet rekonstruerade korta spår (tracklets) som en funktion av deras tvärgående momentum (pT). ATLAS -data (svarta punkter) jämförs med det förväntade bidraget från bakgrundskällor (grå heldragen linje visar totalen). En ny partikel skulle visas som ett ytterligare bidrag vid stor pT, som visas till exempel med den streckade röda linjen. Den nedre panelen visar förhållandet mellan data och bakgrundsprognoser. Felbandet visar osäkerheten i bakgrundsförväntningen inklusive både statistiska och systematiska osäkerheter. Upphovsman:ATLAS Collaboration/CERN
ATLAS -fysiker har utvecklat dedikerade algoritmer för att direkt observera laddade partiklar som reser så lite som 12 centimeter från deras ursprung. Tack vare det nya infogbara B-lagret i ATLAS-experimentet, dessa algoritmer visar förbättrad prestanda rekonstruera sådana laddade partiklar som inte lever tillräckligt länge för att interagera med andra detektorsystem. Än så länge, överflödet och egenskaperna hos de observerade partiklarna överensstämmer med vad som förväntas av kända bakgrundsprocesser.
Nya resultat som presenterades vid Moriond Electroweak -konferensen 2017 sätter mycket strikta gränser för vilken massa sådana partiklar kan ha, om de finns. Dessa gränser begränsar allvarligt en viktig typ av supersymmetri mörk materia. Även om ingen ny partikel har observerats, ATLAS -fysiker fortsätter sökningen efter denna "förlorade båge". Håll utkik!
