Aunque el descubrimiento del bosón de Higgs por parte de las Colaboraciones ATLAS y CMS en 2012 completó el Modelo Estándar, muchos misterios permanecen sin explicación. Por ejemplo, ¿Por qué la masa del bosón de Higgs es mucho más ligera de lo esperado? y ¿por qué la gravedad es tan débil?

Numerosos modelos más allá del Modelo Estándar intentan explicar estos misterios. Algunos explican la aparente debilidad de la gravedad al introducir dimensiones adicionales del espacio en el que se propaga la gravedad. Un modelo va más allá de eso, y considera el mundo real como un universo de dimensiones superiores descrito por geometría deformada, lo que conduce a estados de gravitones masivos que interactúan fuertemente. Otros modelos proponen, por ejemplo, tipos adicionales de bosones de Higgs.

Todos estos modelos predicen la existencia de nuevas partículas pesadas que pueden descomponerse en pares de bosones débiles masivos (WW, WZ o ZZ). La búsqueda de tales partículas se ha beneficiado enormemente del aumento de la energía de colisión protón-protón durante la segunda fase del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Los bosones W y Z son partículas portadoras que median la fuerza débil. Se descomponen en otras partículas del modelo estándar, como leptones cargados (l), neutrinos (ν) y quarks (q). Estas partículas se reconstruyen de forma diferente en el detector. Quarks, por ejemplo, se reconstruyen como aerosoles localizados de hadrones, chorros denotados. Los dos bosones podrían producir varias combinaciones de estas partículas en los estados finales. La Colaboración ATLAS ha publicado los resultados de las búsquedas que involucran todas las desintegraciones relevantes del par de bosones:ννqq, llqq, lνqq y qqqq (donde el leptón es un electrón o muón).

¿Qué tienen estas búsquedas en común? En cada, al menos uno de los bosones se descompone en un par de quarks. Cuando la partícula buscada es muy masiva, los dos bosones de su desintegración son expulsados ​​con momentos tan altos que sus respectivos productos de desintegración se coliman y el par de quarks se fusiona en un solo chorro grande. Este fenómeno proporciona un medio poderoso para distinguir la nueva señal física de los procesos del Modelo Estándar de interacción fuerte. La Figura 1 muestra las distribuciones de la masa reconstruida de la partícula candidata. La figura 2 muestra el límite en la relación de ramificación de la sección transversal de una partícula hipotética descrita por uno de los modelos.

Hasta aquí, no se ha observado evidencia de una nueva partícula. La búsqueda continúa con mayor sensibilidad a medida que ATLAS recopila más datos.