Desde que el LHC chocó con sus primeros protones en 2009, La Colaboración ATLAS ha estado estudiando persistentemente sus interacciones con una precisión cada vez mayor. Para este día, siempre ha observado que son los esperados por el Modelo Estándar. Aunque permanece sin refutar, Los físicos están convencidos de que debe existir una teoría mejor para explicar ciertas cuestiones fundamentales:¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura? ¿Por qué la fuerza gravitacional es tan débil en comparación con las otras fuerzas?

Las respuestas se pueden encontrar observando un proceso muy raro que ATLAS nunca había estudiado anteriormente:la interacción de cuatro bosones, cuya firma es la presencia de un bosón Z, un fotón y dos chorros de alta energía. Esta es una excelente sonda del sector electrodébil del Modelo Estándar y es muy sensible a los nuevos modelos físicos. Sin embargo, este proceso es muy difícil de detectar, dada su rareza y la gran cantidad de procesos diferentes que pueden imitar su firma (conocido como "fondo"). El trasfondo principal proviene de la producción de un bosón Z y un fotón acompañado de dos chorros, cuales, a diferencia del proceso electrodébil que nos interesa, se produce a través de interacciones fuertes.

Esto conduce a diferencias en la cinemática de los chorros observados, que se describen en un documento enviado recientemente a la Revista de física de altas energías , donde ATLAS presenta una búsqueda de dichos eventos utilizando datos de 8 TeV. Utilizando el conocimiento de que los quarks de retroceso producirán chorros que tienen una masa invariante muy grande y están muy separados en el detector, ATLAS ha podido reducir el fondo y mitigar las grandes incertidumbres experimentales para extraer la señal.

El fondo se suprime seleccionando eventos en los que los dos chorros tienen una masa invariante superior a 500 GeV. La señal y el fondo principal se separan aún más cuantificando la centralidad del sistema de fotones Z con respecto a los dos chorros. Es más probable que los eventos con baja centralidad se produzcan a través del proceso de señal electrodébil, mientras que aquellos con alta centralidad tienen más probabilidades de provenir de interacciones fuertes. Esto se ilustra en la Figura 1 (a), donde se observa un pequeño exceso de eventos por encima del fondo previsto, con una significancia estadística de 2σ.

La centralidad se utiliza para medir la tasa de eventos (sección transversal) de la señal sola, y de la suma de la señal y el fondo principal. Se encontró que ambos estaban de acuerdo con las predicciones del Modelo Estándar dentro de la gran incertidumbre estadística. También se han buscado anomalías en el acoplamiento de cuatro bosones, observando las colas del espectro de energía transversal de fotones que puede mejorarse con nuevas contribuciones de la física (línea de puntos azul en la Figura 1 (b)). No se ha observado ninguna desviación del modelo estándar y se establecen límites estrictos sobre la presencia de nueva física en esta región.

El modelo estándar seguirá guardando sus secretos ... hasta el próximo conjunto de resultados.