En la conferencia Moriond de 2017, el Experimento ATLAS en el CERN presentó sus primeros resultados al examinar los datos combinados del LHC 2015/2016. Gracias al excelente rendimiento del complejo de aceleradores CERN, este nuevo conjunto de datos es casi tres veces mayor que el disponible en ICHEP, la última gran conferencia de física de partículas celebrada en agosto de 2016.

El aumento significativo en el volumen de datos ha mejorado enormemente la sensibilidad de ATLAS a posibles nuevas partículas predichas por teorías más allá del Modelo Estándar. Al mismo tiempo, también ha permitido a los físicos de ATLAS realizar mediciones precisas de las propiedades de las partículas conocidas del Modelo Estándar.

La búsqueda de la supersimetría

La supersimetría (SUSY) se ha considerado durante mucho tiempo un pionero para resolver una serie de misterios que el Modelo Estándar deja sin explicar, incluyendo la magnitud de la masa del bosón de Higgs y la naturaleza de la materia oscura. Entre los nuevos resultados clave presentados en Moriond se encuentran las primeras búsquedas de partículas SUSY utilizando el nuevo conjunto de datos. Estos nuevos resultados de ATLAS, junto con los del experimento CMS, proporcionan las pruebas más desafiantes de la teoría SUSY realizadas hasta ahora.

Las búsquedas de partículas "squark" y "gluino" que se descomponen en partículas del modelo estándar no revelaron evidencia de su existencia. y han puesto límites a las masas de estas partículas que se extienden, por primera vez, tan alto como 2 TeV. Busca partículas de "squark superior", cuya existencia es crucial si SUSY va a explicar la masa del bosón de Higgs, tampoco encontró desviaciones de los procesos del Modelo Estándar esperado.

También se presentó una nueva búsqueda de partículas "chargino" de larga duración. Esta búsqueda utiliza el detector ATLAS Insertable B-Layer (IBL) instalado durante el apagado del LHC de 2014. El IBL es una nueva pieza de hardware de detección de partículas cargadas ATLAS tan cerca como 3.3 cm del tubo del haz del LHC. La nueva búsqueda busca pistas 'desaparecidas' creadas por charginos que atraviesan el IBL antes de descomponerse en materia oscura invisible. No se encontró evidencia de tales huellas, restringiendo significativamente una gran clase de modelos SUSY. Una búsqueda alternativa de nuevas partículas de larga duración que se descomponen en partículas cargadas a través de la firma de vértices de desintegración desplazados también encontró que los datos eran consistentes con las expectativas del Modelo Estándar.

Exploraciones exóticas

Además de las búsquedas de partículas SUSY, ATLAS informó una serie de nuevos resultados en la búsqueda de formas "exóticas" de la física más allá del Modelo Estándar. Las búsquedas de nuevas partículas pesadas que se descomponen en pares de chorros (por lo tanto, sensibles a una posible subestructura de quark) o a un bosón de Higgs y un bosón W o Z establecen restricciones en las masas de estas nuevas partículas exóticas de hasta 6 TeV.

También se informaron búsquedas de la producción de partículas de materia oscura. Estos analizan eventos en los que las partículas del modelo estándar, como fotones o bosones de Higgs, retroceder contra las partículas invisibles de materia oscura para generar una propiedad de evento llamada energía transversal faltante. De nuevo, los datos fueron consistentes con las expectativas de los procesos del Modelo Estándar.

Además, una búsqueda de un socio pesado del bosón W (un bosón W '), predicho por muchas extensiones del modelo estándar, se llevó a cabo con el nuevo conjunto de datos. En ausencia de evidencia de una señal, la búsqueda ha establecido nuevos límites en la masa W 'hasta 5,1 TeV.

Desintegraciones raras de Higgs

Tras el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, un componente importante del programa de física ATLAS se ha dedicado a medir sus propiedades y buscar procesos raros por los que pueda descomponerse. Estos análisis son cruciales para establecer si el bosón de Higgs observado por ATLAS es el predicho por el Modelo Estándar, o si en cambio es la primera evidencia de nueva física.

La colaboración ATLAS presentó una nueva búsqueda de un proceso raro en el que el bosón de Higgs se desintegra en pares de muones. La observación de este proceso por encima de la tasa predicha por el modelo estándar podría proporcionar evidencia para una nueva física. Sin embargo, no se vio ninguna evidencia, permitiendo que se establezcan límites en la probabilidad de caída de 2,7 veces la expectativa del Modelo Estándar. Ese límite prueba (y prueba) la predicción fundamental del Modelo Estándar de diferentes acoplamientos de bosón de Higgs a leptón para diferentes generaciones de leptones.

Medidas del modelo estándar

Analizando datos tomados en 2012, La Colaboración ATLAS presentó una serie de mediciones de la producción y propiedades de partículas conocidas del Modelo Estándar. Entre ellos se encontraba un resultado importante para el programa LHC:la primera medición de la masa del bosón W mediante el experimento ATLAS. Medido con una precisión de 19 MeV, el resultado compite con el mejor resultado anterior de un solo experimento. La medición proporciona una prueba excelente del modelo estándar a través de las llamadas correcciones virtuales a través de la interacción entre el bosón W, masas de bosones de Higgs y quark top, todo medido con precisión por ATLAS.

Otro resultado nuevo clave fue la medición de las propiedades de desintegración de los mesones Bd que se descomponen en un mesón K * y dos muones. Las colaboraciones de LHCb y Belle habían informado previamente evidencia de un exceso por encima de las expectativas del Modelo Estándar en un parámetro de deterioro particular, P5 '. La nueva medición ATLAS también proporciona evidencia de un modesto exceso, aunque con importantes incertidumbres estadísticas. El análisis del nuevo conjunto de datos debería permitir obtener una imagen más clara de este proceso.

Además, ATLAS presentó nuevas mediciones precisas de la producción y propiedades de pares de fotones en colisiones de 8 TeV. Este resultado representa una adición importante a nuestra comprensión de la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría del modelo estándar de la fuerza fuerte.

La busqueda continua

Si bien aún no se ha encontrado evidencia de nueva física, Estos nuevos resultados han proporcionado información crucial para nuestros modelos teóricos y han mejorado enormemente nuestra comprensión del Modelo Estándar. Podemos esperar más resultados utilizando el nuevo conjunto de datos en los próximos meses. Qué es más, con el LHC listo para continuar con su excelente desempeño en 2017, ATLAS puede esperar una sensibilidad aún mayor en los resultados venideros.