Simulación de ATLAS que muestra una nueva partícula cargada hipotética (χ1 +) atravesando las cuatro capas del sistema de píxeles y decayendo a una partícula neutra invisible (χ10) y un pión no detectado (π +). Los cuadrados rojos representan las interacciones de las partículas con el detector. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
La naturaleza ha sorprendido a los físicos muchas veces en la historia y ciertamente lo volverá a hacer. Por lo tanto, Los físicos deben mantener la mente abierta al buscar fenómenos más allá del Modelo Estándar.
Algunas teorías predicen la existencia de nuevas partículas que viven por muy poco tiempo. Estas partículas se descompondrían en partículas conocidas que interactúan con los sofisticados "ojos" del Experimento ATLAS en el CERN. Sin embargo, este puede no ser el caso. Una alternativa cada vez más popular es que algunas de estas nuevas partículas pueden tener masas muy cercanas entre sí, y así viajaría alguna distancia antes de descomponerse. Esto permite la intrigante posibilidad de observando un nuevo tipo de partícula con el experimento ATLAS, en lugar de reconstruirlo a través de sus productos de desintegración, como hacen los físicos, por ejemplo, para el bosón de Higgs.
Un escenario atractivo predice la existencia de una nueva partícula cargada eléctricamente, un chargino 1 ± ), que puede vivir lo suficiente como para viajar unas pocas decenas de centímetros antes de decaer a una partícula invisible neutra que interactúa débilmente, un neutralino (χ 1 0 ). También se produciría un pión cargado en la desintegración, pero, debido a la masa muy similar del chargino y el neutralino, su energía no sería suficiente para ser detectada. Como se muestra en la Figura 1, Las simulaciones predicen una firma bastante espectacular de una partícula cargada que "desaparece" debido a los productos de desintegración no detectados.
El número de pistas cortas reconstruidas (tracklets) en función de su momento transversal (pT). Los datos de ATLAS (puntos negros) se comparan con la contribución esperada de las fuentes de fondo (la línea sólida gris muestra el total). Una nueva partícula aparecería como una contribución adicional a un gran pT, como se muestra, por ejemplo, con la línea roja discontinua. El panel inferior muestra la proporción de los datos y las predicciones de fondo. La banda de error muestra la incertidumbre de la expectativa de fondo, incluidas las incertidumbres tanto estadísticas como sistemáticas. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Los físicos de ATLAS han desarrollado algoritmos dedicados para observar directamente partículas cargadas que viajan a tan solo 12 centímetros de su origen. Gracias a la nueva capa B insertable en el experimento ATLAS, Estos algoritmos muestran un rendimiento mejorado al reconstruir partículas cargadas que no viven lo suficiente para interactuar con otros sistemas detectores. Hasta aquí, la abundancia y las propiedades de las partículas observadas están de acuerdo con lo que se espera de los procesos de fondo conocidos.
Los nuevos resultados presentados en la conferencia Moriond Electroweak de 2017 establecen límites muy estrictos sobre la masa que pueden tener tales partículas, si existen. Estos límites restringen severamente un tipo importante de materia oscura supersimetría. Aunque no se ha observado ninguna partícula nueva, Los físicos de ATLAS continúan la búsqueda de este "arco perdido". ¡Manténganse al tanto!
