• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Física
    El Experimento ATLAS lanza una nueva búsqueda de partículas de larga duración

    La eficiencia de reconstruir un leptón a partir de la desintegración de una partícula de larga vida, medido en eventos simulados, se muestra como una función de la distancia entre la trayectoria de los leptones y el punto de colisión (d0). Los círculos azules sólidos muestran la eficiencia utilizando técnicas de reconstrucción ATLAS estándar. Los cuadrados de color púrpura sólido indican la eficiencia utilizando un seguimiento adicional para partículas desplazadas y criterios de identificación especiales desarrollados para esta búsqueda. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN

    A pesar de sus décadas de éxito predictivo, Hay fenómenos importantes que el Modelo Estándar de física de partículas deja sin explicar. Deben existir teorías adicionales que puedan describir completamente el universo, a pesar de que aún no han aparecido firmas definitivas de partículas más allá del Modelo Estándar.

    Los investigadores del experimento ATLAS en el CERN están ampliando su extenso programa de búsqueda para buscar firmas más inusuales de física desconocida. como partículas de larga duración. Estas nuevas partículas tendrían una vida útil de 0,01 a 10 ns; para comparacion, el bosón de Higgs tiene una vida útil de 10 –13 ns. Una teoría que motiva naturalmente las partículas de larga vida es la supersimetría (SUSY). SUSY predice que hay partículas "supercompañeras" correspondientes a las partículas del Modelo Estándar con diferentes propiedades de giro.
    Una nueva búsqueda de la Colaboración ATLAS busca los supercompañeros del electrón, muon y tau lepton, llamado "sleptons" ("selectron", "smuon", y "stau", respectivamente). La búsqueda considera escenarios en los que los dormilones se producirían en pares y se acoplarían débilmente a sus productos de descomposición y, por lo tanto, se volverían más longevos. En este modelo, cada slepton de larga vida viajaría una cierta distancia (dependiendo de su vida media) a través del detector antes de decaer a un leptón de modelo estándar y una partícula ligera indetectable. Los físicos observarían así dos leptones que parecen provenir de ubicaciones diferentes a las de donde ocurrió la colisión protón-protón.

    Límites superiores establecidos por el análisis de la vida útil de los posibles sleptones en función de la masa de los sleptones. Las líneas continuas indican el límite observado, las líneas de puntos muestran el límite esperado en el caso de que no haya fluctuaciones estadísticas, y las regiones coloreadas quedan excluidas del resultado del análisis. El área excluida es más pequeña para el estado que para los selectrones y smuones porque depende del modelo estándar producido que se desintegra en electrones o muones. La dependencia de los límites de la masa de slepton se deriva principalmente de la sección transversal de producción de pares de slepton que disminuye fuertemente con la masa. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN

    Esta firma única presentó un desafío para los físicos. Aunque muchas teorías predicen partículas que podrían viajar en el detector ATLAS durante algún tiempo antes de descomponerse, La reconstrucción y el análisis de datos típicos están orientados hacia nuevas partículas que se descompondrían instantáneamente, como lo hacen las partículas pesadas del Modelo Estándar. Los físicos de ATLAS tuvieron que desarrollar nuevos métodos de identificación de partículas con el fin de aumentar la probabilidad de reconstruir estos leptones "desplazados". En este análisis solo se estudiaron electrones y muones desplazados, pero los resultados también podrían aplicarse a taus, ya que los taus se desintegran rápidamente en un electrón o un muón en alrededor de un tercio de los casos.

    Debido a que las partículas creadas por la desintegración de una partícula de larga vida aparecerían lejos de la colisión, pueden surgir fuentes de fondo inusuales:fotones mal identificados como electrones, muones que están mal medidos, y muones de rayos cósmicos mal medidos. Los muones de rayos cósmicos provienen de partículas de alta energía que chocan con nuestra atmósfera y pueden atravesar el detector ATLAS. Dado que no necesariamente pasan a través del detector cerca del punto de colisión, pueden parecer como si se originaran a partir de una desintegración de partículas de larga duración. Los físicos de ATLAS han desarrollado técnicas no solo para reducir las contribuciones de estas fuentes, sino también para estimar cuánto contribuye cada una a la búsqueda.

    El análisis no encontró ningún evento de colisión con leptones desplazados que pasaran los requisitos de selección. un resultado que es consistente con la baja abundancia de fondo esperada. Usando estos resultados, Los físicos establecen límites en la masa y la vida de los sleptones. Durante la vida útil del sueño a la que esta búsqueda es más sensible (alrededor de 0,1 nanosegundos), ATLAS pudo excluir selectrones y smuons hasta una masa de alrededor de 700 GeV, y staus hasta alrededor de 350 GeV. Los mejores límites previos para estas partículas de larga vida eran alrededor de 90 GeV y provienen de los experimentos en el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP), Precursor del CERN al LHC. Este nuevo resultado es el primero en hacer una declaración sobre este modelo utilizando datos del LHC.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com