Visualisering av den högsta jetmångfaldshändelsen vald i en kontrollregion som används för att göra förutsägelser av bakgrunden från multijetproduktion. Denna händelse spelades in av ATLAS den 18 juli 2018, och innehåller 19 jets, illustrerad av koner. Gula block representerar kalorimeterenergin uppmätt i brusundertryckta kluster. Av de rekonstruerade jetplanen, 16 (10) har tvärgående momenta över 50 GeV (80 GeV). Kredit:ATLAS Collaboration/CERN
I nya resultat som presenterades på CERN, ATLAS-experimentets sökande efter supersymmetri (SUSY) nådde nya nivåer av känslighet. Resultaten undersöker en populär SUSY-förlängning som studerats vid Large Hadron Collider (LHC):"Minimal Supersymmetric Standard Model" (MSSM), som inkluderar det minsta nödvändiga antalet nya partiklar och interaktioner för att göra förutsägelser vid LHC-energierna. Dock, även denna minimala modell introducerar en stor mängd nya parametrar (massor och andra egenskaper hos de nya partiklarna), vars värden inte förutsägs av teorin (fria parametrar).
För att rama in deras sökning, ATLAS-fysiker letar efter "naturlig" SUSY, som antar de olika korrigeringarna av Higgs-massan som är jämförbara i storlek och deras summa nära den elektrosvaga skalan (v ~ 246 GeV). Under detta paradigm, de supersymmetriska partnerna till tredje generationens kvarkar ("topp- och bottensquarks") och gluoner ("gluinos") kan ha massor nära TeV-skalan, och skulle produceras genom den starka interaktionen vid hastigheter som är tillräckligt stora för att observeras vid LHC.
I ett nyligen genomfört CERN LHC-seminarium, ATLAS Collaboration presenterade nya resultat i sökandet efter naturlig SUSY, inklusive sökningar efter toppsquarks och gluinos med den fullständiga LHC Run-2-datauppsättningen som samlades in mellan 2015 och 2018. De nya resultaten utforskar tidigare upptäckt, utmanande regioner i det fria parameterutrymmet. Detta uppnås tack vare nya analystekniker som förbättrar identifieringen av lågenergi ("mjuka") och högenergi ("boostade") partiklar i sluttillståndet.
ATLAS sökning efter toppsquarks utfördes genom att välja proton-protonkollisioner innehållande upp till en elektron eller myon. För toppkvarkmassor mindre än toppkvarkmassan på 173 GeV (se figur 1), de resulterande sönderfallsprodukterna tenderar att vara mjuka och därför svåra att identifiera. Fysiker utvecklade nya tekniker baserade på spårning av laddade partiklar för att bättre identifiera dessa sönderfallsprodukter, vilket avsevärt förbättrar den experimentella känsligheten. För större toppsquarkmassor, sönderfallsprodukterna förstärks, resulterar i hög energi, närliggande sönderfallsprodukter. Fysiker förbättrade sökningen i denna regim genom att använda, bland andra tekniker, mer exakta uppskattningar av den statistiska signifikansen av det saknade transversella momentet i en kollisionshändelse.
Figur 1:Schematisk representation av de olika topologierna för sönderfall i toppsquark i de scenarier som presenterades vid dagens seminarium (se länk i sidfoten). Området där toppsquark är lättare än neutralino är inte tillåtet i de övervägda modellerna. Kredit:ATLAS Collaboration/CERN
Den nya sökningen efter gluinos tittar på händelser som innehåller åtta eller fler "jetstrålar" - kollimerade sprayer av hadroner - och saknat tvärgående momentum som genereras av produktionen av stabila neutralinos i gluinosönderfallet, som, liknande neutrinos, detekteras inte direkt av ATLAS. Fysiker använde nya rekonstruktionstekniker för att förbättra strålarnas energiupplösning och det saknade transversella momentumet, så att de bättre kan separera den förmodade signalen från bakgrundsprocesser. Dessa drar fördel av "partikelflöde" jetalgoritmer som kombinerar information från både spårningsdetektorn och kalorimetersystemet.
Figur 2:Uppdaterade uteslutningsgränser för (vänster) gluino och (höger) produktion av toppsquark inklusive de nya resultaten som presenterades av ATLAS vid CERN LHC-seminariet idag. Kredit:ATLAS Collaboration/CERN
ATLAS-fysiker har också optimerat sina urvalskriterier för händelser för att förbättra bidraget från möjliga SUSY-signaler jämfört med standardmodellens bakgrundsprocesser. Inget överskott observerades i data. Resultaten användes för att härleda uteslutningsgränser på MSSM-inspirerade förenklade modeller i termer av gluino, top-squark och neutralino massor (se figur 2).
De nya analyserna utökar sökningarnas känslighet avsevärt och begränsar ytterligare det tillgängliga parameterutrymmet för naturlig SUSY. Uteslutningen av tunga toppsquarks utökas från 1 till 1,25 TeV. Sökandet fortsätter.
