Figura 1:Los datos de ATLAS (puntos negros) se comparan con la expectativa de procesos conocidos del Modelo Estándar (histogramas rellenos) en una serie de selecciones de control donde no se espera señal (a la izquierda de la línea vertical discontinua), así como en selecciones donde una señal supersimétrica, si existiera, podría mejorarse (a la derecha de la línea discontinua). La compatibilidad estadística se informa en el panel inferior, donde un valor positivo muy por encima de 5 en las selecciones de señales indicaría un descubrimiento. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
La supersimetría (SUSY) es una de las teorías más atractivas que amplía el modelo estándar de física de partículas. SUSY proporcionaría una solución a varias de las preguntas sin respuesta del Modelo Estándar, más que duplicando el número de partículas elementales, dando a cada fermión un socio bosónico y viceversa. En muchos modelos SUSY, la partícula supersimétrica más ligera (LSP) constituye la materia oscura.
Ciertos modelos SUSY (denominados "naturales") pueden explicar la masa relativamente ligera del bosón de Higgs. El SUSY natural requiere que la masa del socio supersimétrico del quark top, el squark superior, sea menos de unas mil veces la masa de un protón. La búsqueda de la escuadra superior ha sido un desafío, ya que los eventos de escuadra superior son raros y están ocultos en el abrumador fondo del Modelo Estándar. Sólo mediante la recopilación de cantidades significativas de datos de las colisiones protón-protón del LHC pueden los físicos de ATLAS superar estas probabilidades.
En marzo de 2017, La Colaboración ATLAS presentó nuevos resultados en la búsqueda de la producción de pares de escuadra superior en un canal completamente hadrónico ("0-leptón") utilizando toda la muestra de datos disponible tomada a 13 TeV de energía de colisión en 2015 y 2016. En los nuevos resultados de ATLAS presentados en la Conferencia LHCP 2017, la búsqueda de escuadrones superiores se ha extendido al canal "1-lepton". Se han estudiado diferentes desintegraciones de squark superior, todas dando como resultado el LSP y partículas adicionales del Modelo Estándar. Los eventos del canal "1-lepton" se caracterizan por múltiples chorros (una pulverización colimada de partículas), un electrón o muón cargado (una especie de electrón pesado), y algo de "energía faltante" del LSP que interactúa solo débilmente y, por lo tanto, no es directamente visible en el detector ATLAS.
Figura 2:Resumen de las búsquedas de ATLAS dedicadas para la producción de pares de squark superior en el "leptón 0", Canales “1-lepton” y “2-lepton”. Se muestran los contornos que indican las regiones en el squark superior y el plano de masa de la "partícula supersimétrica más ligera" (LSP) que se excluyen en el nivel de confianza citado para un modelo SUSY simplificado donde el squark superior decae siempre directamente al LSP y algunas partículas del modelo estándar. . Las líneas discontinuas y continuas muestran los límites esperados (asumiendo que no hay señal) y observados, respectivamente. La región sombreada en azul ilustra la región que fue excluida por búsquedas ATLAS anteriores utilizando datos de la Ejecución 1 a una energía de colisión de 8 TeV. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Esta búsqueda presenta desafíos:si la diferencia de masa del quark superior y la partícula ligera SUSY está cerca de la masa del quark superior, la topología de eventos de top squark Los eventos de pares serían muy similares a los de top cuarc emparejar eventos. En búsquedas anteriores en el canal "1-lepton", se encontró que la sensibilidad a esta diferencia era pobre. En este nuevo resultado, sin embargo, algoritmos de aprendizaje automático como árboles de decisión potenciados, se han utilizado en esta región, conduciendo a una sensibilidad sustancialmente mejorada.
El último resultado de ATLAS (Figura 1) no muestra signos convincentes de la escuadra superior. Los datos se pueden utilizar para restringir los modelos SUSY aumentando así nuestro conocimiento de esta teoría. Los límites de exclusión en la producción de pares de squark superior en el plano de masa del squark superior y del LSP se resumen en la Figura 2 para un modelo SUSY simplificado donde el squark superior decae directamente en el LSP y algunas partículas del modelo estándar. Si bien las restricciones son estrictas, todavía hay espacio para que los escuadrones superiores se oculten.
