Afprøvning af fysik ud over standardmodellen med ATLAS -eksperimentet

Selvom opdagelsen af ​​Higgs -bosonen af ​​ATLAS og CMS Collaborations i 2012 afsluttede standardmodellen, mange mysterier forbliver uforklarlige. For eksempel, hvorfor er massen af ​​Higgs boson så meget lettere end forventet, og hvorfor er tyngdekraften så svag?

Talrige modeller ud over standardmodellen forsøger at forklare disse mysterier. Nogle forklarer den tilsyneladende svaghed ved tyngdekraften ved at indføre yderligere dimensioner af rummet, hvor tyngdekraften formerer sig. En model går ud over det, og betragter den virkelige verden som et højere dimensionelt univers beskrevet af skæv geometri, hvilket fører til stærkt interagerende massive gravitontilstande. Andre modeller foreslår, for eksempel, yderligere typer Higgs bosoner.

Alle disse modeller forudsiger eksistensen af ​​nye tunge partikler, der kan forfalde til par af massive svage bosoner (WW, WZ eller ZZ). Søgningen efter sådanne partikler har haft stor gavn af stigningen i proton -proton -kollisionsenergien under kørsel 2 af Large Hadron Collider (LHC).

W- og Z -bosonerne er bærerpartikler, der medierer den svage kraft. De henfalder til andre standardmodelpartikler, som ladede leptoner (l), neutrinoer (ν) og kvarker (q). Disse partikler rekonstrueres forskelligt i detektoren. Quarks, for eksempel, rekonstrueres som lokaliserede sprayer af hadroner, betegnet jetfly. De to bosoner kunne give flere kombinationer af disse partikler i de endelige tilstande. ATLAS Collaboration har frigivet resultater på søgninger, der involverer alle relevante forfald af bosonparret:ννqq, llqq, lνqq og qqqq (hvor leptonen er en elektron eller muon).

Hvad har disse søgninger til fælles? I hver, mindst en af ​​bosonerne forfalder til et par kvarker. Når den efterspurgte partikel er meget massiv, de to bosoner fra dets forfald udstødes med så høje momenta, at deres respektive henfaldsprodukter kollimeres og kvarkparret smelter sammen til en enkelt stor jet. Dette fænomen giver et kraftfuldt middel til at skelne det nye fysiksignal fra stærke interaktionsstandardprocesser. Figur 1 viser fordelingen af ​​den rekonstruerede masse af kandidatpartiklen. Figur 2 viser grænsen for tværsnittet gange forgreningsforholdet for en hypotetisk partikel beskrevet af en af ​​modellerne.

Indtil nu, der er ikke observeret tegn på en ny partikel. Søgningen fortsætter med øget følsomhed, efterhånden som ATLAS indsamler flere data.