Standardmodellen för partikelfysik är den hittills bästa förklaringen för hur universum fungerar på subnukleär nivå och har hjälpt till att förklara, korrekt, elementarpartiklarna och krafterna mellan dem. Men modellen är ofullständig, kräver "tillägg" för att åtgärda dess brister.

Owen Long, professor i fysik och astronomi vid University of California, Riverside, är en nyckelmedlem i ett internationellt team av forskare som har undersökt supersymmetri, eller SUSY, som en förlängning av standardmodellen. Han är också medlem i Compact Muon Solenoid, eller CMS, Samarbete vid Large Hadron Collider på CERN i Genève. CMS är en av CERN:s stora partikelfångande detektorer.

"Data från våra CMS -experiment tillåter oss inte att hävda att vi har hittat SUSY, "Långt sagt." Men inom vetenskapen, att inte hitta något - ett nollresultat - kan också vara spännande. "

En teori om fysik bortom standardmodellen, SUSY hänvisar till symmetrin mellan två typer av elementära partiklar, bosoner och fermioner, och är knuten till deras snurr. SUSY föreslår att alla kända grundläggande partiklar har tyngre, supersymmetriska motsvarigheter, med varje supersymmetrisk partner som skiljer sig från sin standardmodell med en halv enhet i snurr. Detta fördubblar antalet partikeltyper i naturen, tillåter många nya interaktioner mellan de vanliga partiklarna och nya SUSY -partiklar.

"Detta är en stor förändring av standardmodellen, "Long said." Tillägget kan ge svar på några av de grundläggande frågorna som fortfarande är obesvarade, till exempel:Vad är mörk materia? "

Standardmodellen förklarar varken gravitation eller mörk materia. Men när det gäller det senare, SUSY erbjuder en kandidat i form av den lättaste supersymmetriska partikeln, som är stabil, elektriskt neutral, och svagt interagerar. Åkallandet av SUSY förklarar naturligtvis också den lilla massan av Higgs -bosonet.

"Upptäckten av de svårfångade SUSY -partiklarna skulle ge en extraordinär inblick i verklighetens natur, "Sa Long." Och det skulle vara ett revolutionerande ögonblick i fysiken för experimenter och teoretiker. "

På CMS, Long och andra forskare hoppades kunna hitta bevis för SUSY -partiklar genom att undersöka tecken på deras förfall, mätt med en energibalans som kallas saknad tvärsenergi. När de granskade uppgifterna, de hittade inga tecken på den förväntade energibalansen från att producera SUSY -partiklar.

"Vi, därför, har inga bevis för SUSY, "Long sa." Men kanske är SUSY där, och det är bara mer dolt än vad man först trodde. Det är sant att vi inte hittade något nytt, vilket är en besvikelse. Men det är fortfarande mycket viktiga vetenskapliga framsteg. Vi vet nu mycket mer om var SUSY inte existerar. Vårt nollresultat motiverar oss att göra uppföljningsarbete och vägleder oss var vi ska leta nästa. "

Long förklarade att han och hans forskare har letat efter SUSY länge genom en teknik baserad på en koppling till mörk materia.

"Dessa ansträngningar hittade inte SUSY -partiklar, "sa han." Vårt nya resultat innebär ett helt annat tillvägagångssätt, utvecklats under ett par år och drivs av vårt intresse att leta efter SUSY på nya sätt. Även om vi inte hittade några bevis för SUSY, det finns fortfarande intresse för att utforska idén om att SUSY kan existera på sätt som är svårare att hitta. Vi har redan preliminära mätningar som vi arbetar med. "

Long finansierades med bidrag från energidepartementet. Han fick sällskap av tre andra seniorforskare från andra institutioner i forskningen.

UCR är en av grundarna i CMS -experimentet - en av endast fem amerikanska institutioner med den skillnaden.

Forskningspapperet har titeln "Sök efter toppkvarkar i slutliga tillstånd med två toppkvarker och flera ljusstrålar i proton-protonkollisioner vid s√ =13 TeV." Den har skickats till tidningen Fysisk granskning D .