Leder efter undvigende supersymmetriske partikler

Standardmodellen for partikelfysik er den bedste forklaring til dato på, hvordan universet fungerer på det subnukleare niveau og har hjulpet med at forklare, korrekt, elementarpartiklerne og kræfter mellem dem. Men modellen er ufuldstændig, kræver "udvidelser" for at afhjælpe manglerne.

Owen Long, en professor i fysik og astronomi ved University of California, Riverside, er et centralt medlem af et internationalt hold af videnskabsmænd, der har udforsket supersymmetri, eller SUSY, i forlængelse af standardmodellen. Han er også medlem af Compact Muon Solenoid, eller CMS, Samarbejde ved Large Hadron Collider ved CERN i Genève. CMS er en af ​​CERNs store partikelfangende detektorer.

"Dataene fra vores CMS -eksperimenter tillader os ikke at hævde, at vi har fundet SUSY, "Long sagde." Men inden for videnskab, ikke at finde noget - et nulresultat - kan også være spændende."

En teori om fysik ud over standardmodellen, SUSY refererer til symmetrien mellem to slags elementarpartikler, bosoner og fermioner, og er bundet til deres spins. SUSY foreslår, at alle kendte fundamentale partikler har tungere, supersymmetriske modstykker, med hver supersymmetrisk partner, der adskiller sig fra sin standardmodel-modstykke med en halv enhed i spin. Dette fordobler antallet af partikeltyper i naturen, tillader mange nye interaktioner mellem de almindelige partikler og nye SUSY-partikler.

"Dette er en stor ændring af standardmodellen, "Lang sagde. "Udvidelsen kan give svar på nogle af de grundlæggende spørgsmål, der stadig er ubesvarede, såsom:Hvad er mørkt stof?"

Standardmodellen forklarer hverken tyngdekraften eller mørkt stof. Men i tilfælde af sidstnævnte, SUSY tilbyder en kandidat i form af den letteste supersymmetriske partikel, som er stabil, elektrisk neutral, og svagt interagerende. Påkaldelsen af ​​SUSY forklarer naturligvis også Higgs-bosonens lille masse.

"Opdagelsen af ​​de undvigende SUSY-partikler ville give et ekstraordinært indblik i virkelighedens natur, " sagde Long. "Og det ville være et revolutionært øjeblik i fysik for eksperimentalister og teoretikere."

Hos CMS, Long og andre videnskabsmænd håbede at finde beviser for SUSY-partikler ved at undersøge tegn på deres henfald målt ved en energiubalance kaldet manglende tværgående energi. Da de undersøgte dataene, de fandt ingen tegn på den forventede energiubalance ved at producere SUSY-partikler.

"Vi, derfor, har ingen beviser for SUSY, " Sagde længe. "Men måske er SUSY der, og det er bare mere skjult end først antaget. Det er sandt, at vi ikke fandt noget nyt, hvilket er skuffende. Men det er stadig meget vigtigt videnskabeligt fremskridt. Vi ved nu meget mere om, hvor SUSY ikke findes. Vores nulresultat motiverer os til at udføre opfølgende arbejde og guider os, hvor vi skal se næste gang."

Long forklarede, at han og hans videnskabskolleger har ledt efter SUSY i lang tid gennem en teknik baseret på en forbindelse til mørkt stof.

"Disse anstrengelser fandt ikke SUSY-partikler, " sagde han. "Vores nye resultat involverer en helt anden tilgang, udviklet over et par år og drevet af vores interesse for at lede efter SUSY på nye måder. Selvom vi ikke fandt beviser for SUSY, der er stadig interesse for at udforske ideen om, at SUSY kunne eksistere på måder, der er sværere at finde. Vi har allerede foreløbige målinger, vi arbejder på."

Long blev finansieret af et tilskud fra Department of Energy. Han fik selskab af tre andre seniorforskere fra andre institutioner i forskningen.

UCR er et stiftende medlem af CMS-eksperimentet - en af ​​kun fem amerikanske institutioner med den udmærkelse.

Forskningspapiret har titlen "Søg efter top-squarks i sluttilstande med to top-quarks og flere lyssmagsstråler i proton-proton-kollisioner ved s√=13 TeV." Det er blevet forelagt journalen Fysisk gennemgang D .