Vid 2017 års Moriond-konferens, ATLAS-experimentet vid CERN presenterade sina första resultat som undersökte de kombinerade LHC-data 2015/2016. Tack vare enastående prestanda hos CERN acceleratorkomplexet, denna nya datauppsättning är nästan tre gånger större än den som finns tillgänglig på ICHEP, den sista stora partikelfysikkonferensen som hölls i augusti 2016.

Den betydande ökningen av datavolymen har avsevärt förbättrat ATLAS känslighet för eventuella nya partiklar som förutspåtts av teorier bortom standardmodellen. På samma gång, det har också gjort det möjligt för ATLAS-fysiker att utföra exakta mätningar av egenskaperna hos kända standardmodellpartiklar.

Jakten på supersymmetri

Supersymmetry (SUSY) har länge ansetts vara en föregångare när det gäller att lösa ett antal mysterier som inte har förklarats av standardmodellen, inklusive storleken på Higgs-bosonens massa och den mörka materiens natur. Bland de viktigaste nya resultaten som presenterades på Moriond var de första sökningarna efter SUSY-partiklar med den nya datamängden. Dessa nya ATLAS-resultat, tillsammans med de från CMS-experimentet, tillhandahålla de mest utmanande testerna av SUSY-teorin som genomförts hittills.

Sökningar efter "squark" och "gluino"-partiklar som sönderfaller till standardmodellpartiklar avslöjade inga bevis för deras existens, och har satt gränser för massorna av dessa partiklar som sträcker sig, för första gången, så hög som 2 TeV. Söker efter "top squark"-partiklar, vars existens är avgörande om SUSY ska förklara massan av Higgs boson, fann heller inga avvikelser från förväntade standardmodellprocesser.

En ny sökning efter långlivade "chargino"-partiklar presenterades också. Denna sökning använder ATLAS Insertable B-Layer (IBL) detektor som installerades under 2014 LHC-avstängning. IBL är ett nytt stycke ATLAS-laddade partikeldetekteringshårdvara så nära som 3,3 cm från LHC-stråleröret. Den nya sökningen letar efter "försvinnande" spår skapade av charginos som korsar IBL innan de förfaller till osynlig mörk materia. Inga bevis för sådana spår hittades, avsevärt begränsar en stor klass av SUSY-modeller. En alternativ sökning efter nya långlivade partiklar som sönderfaller till laddade partiklar via signaturen av förskjutna sönderfallspunkten fann också att data stämmer överens med standardmodellens förväntningar.

Exotiska upptäcktsfärder

Förutom sökningar efter SUSY-partiklar, ATLAS rapporterade ett antal nya resultat i sökandet efter "exotiska" former utanför standardmodellfysiken. Söker efter nya tunga partiklar som sönderfaller till par av jetstrålar (således känsliga för en möjlig kvarksubstruktur) eller för en Higgs-boson och en W- eller Z-boson sätter begränsningar på massorna av dessa exotiska nya partiklar så höga som 6 TeV.

Sökningar efter produktion av mörk materia partiklar rapporterades också. Dessa tittar på händelser där standardmodellpartiklar, såsom fotoner eller Higgs bosoner, rekyl mot de osynliga mörka materiepartiklarna för att generera en händelseegenskap som kallas saknad tvärenergi. På nytt, uppgifterna överensstämde med förväntningarna från standardmodellens processer.

Dessutom, ett sökande efter en tung partner till W-bosonen (en W'-boson), förutspått av många standardmodelltillägg, utfördes med den nya datamängden. I avsaknad av bevis för en signal, sökningen har satt nya gränser för W'-massan upp till 5,1 TeV.

Sällsynt Higgs förfaller

Efter upptäckten av Higgs-bosonen 2012, en viktig del av ATLAS fysikprogram har ägnats åt att mäta dess egenskaper och leta efter sällsynta processer genom vilka det kan förfalla. Dessa analyser är avgörande för att fastställa om Higgs-bosonen som observerats av ATLAS är den som förutsägs av standardmodellen, eller om det istället är det första beviset på ny fysik.

ATLAS-samarbetet presenterade ett nytt sökande efter en sällsynt process där Higgs-bosonen sönderfaller till myonpar. Observation av denna process över den hastighet som förutspås av standardmodellen kan ge bevis för ny fysik. Inga bevis sågs dock, tillåter att gränser sätts för sönderfallssannolikheten på 2,7 gånger standardmodellens förväntan. Den gränsen sonderar (och bevisar) den grundläggande standardmodellens förutsägelse av olika Higgs boson-till-lepton-kopplingar för olika leptongenerationer.

Standardmodellmått

Analysera data från 2012, ATLAS Collaboration presenterade ett antal mätningar av produktionen och egenskaperna hos kända standardmodellpartiklar. Bland dessa var ett viktigt milstolperesultat för LHC-programmet:den första mätningen av W-bosonmassan genom ATLAS-experimentet. Mätt med en precision på 19 MeV, resultatet jämför det bästa tidigare resultatet från ett enda experiment. Mätningen ger ett utmärkt test av Standardmodellen via så kallade virtuella korrigeringar genom samspelet mellan W-bosonen, toppkvark och Higgs bosonmassor, allt exakt mätt med ATLAS.

Ett annat nyckelresultat var en mätning av sönderfallsegenskaperna hos Bd-mesoner som sönderfaller till en K*-meson och två myoner. LHCb- och Belle-samarbetena hade tidigare rapporterat bevis på ett överskott över standardmodellens förväntningar i en viss sönderfallsparameter, P5'. Den nya ATLAS-mätningen ger också bevis på ett blygsamt överskott, om än med betydande statistiska osäkerheter. Analys av den nya datamängden bör möjliggöra en tydligare bild av denna process.

Dessutom, ATLAS presenterade exakta nya mätningar av produktionen och egenskaperna hos fotonpar i 8 TeV-kollisioner. Detta resultat representerar ett viktigt tillägg till vår förståelse av kvantkromodynamik (QCD), standardmodellteorin om den starka kraften.

Sökandet fortsätter

Även om inga bevis för ny fysik ännu har hittats, dessa nya resultat har gett avgörande input till våra teoretiska modeller och har avsevärt förbättrat vår förståelse av standardmodellen. Vi kan se fram emot fler resultat med den nya datamängden under de kommande månaderna. Vad är mer, med LHC som kommer att fortsätta sin utmärkta prestanda under 2017, ATLAS kan förvänta sig ännu större känslighet i de kommande resultaten.