El mTtot para las categorías b-veto (izquierda) y b-tag (derecha) del canal τlepτhad (arriba) y el canal τhadτhad (abajo). El binning que se muestra es el que entra en el ajuste. Las predicciones e incertidumbres para los procesos de fondo se obtienen del ajuste asumiendo la hipótesis de solo fondo. Las expectativas de los procesos de señales se superponen. Los desbordamientos se incluyen en el último contenedor de las distribuciones. Crédito:CERN.
En física de partículas, tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas en el universo, a saber, electromagnético, interacciones débiles y fuertes, se describen mediante una teoría conocida como modelo estándar (SM). Una extensión de este modelo es la supersimetría (SUSY), un constructo teórico que apunta a una posible relación entre dos clases de partículas:bosones y fermiones.
La teoría SUSY explica una serie de coincidencias matemáticas en el SM y es un componente fundamental de la teoría de cuerdas, uno de los constructos más prometedores que fusiona el SM con las teorías de la gravedad. También predice la existencia de varias partículas nuevas, ninguno de los cuales se ha observado hasta ahora. Por ejemplo, sugiere que hay al menos cinco tipos de bosones de Higgs, en lugar de solo el tipo que se ha observado hasta ahora.
Si bien SUSY es teóricamente atractivo, no hay evidencia de que se aplique al mundo real, y si lo hace las partículas que predice eran presumiblemente demasiado pesadas para ser observadas en experimentos previos. En años recientes, Los físicos de todo el mundo han intentado observarlos directamente para probar la validez de la teoría SUSY y comprender las propiedades de estas nuevas partículas.
La Colaboración ATLAS es un gran equipo de investigadores de múltiples institutos en todo el mundo que trabajan juntos para analizar y comprender mejor las mediciones registradas por el detector ATLAS en el CERN. En un artículo reciente publicado en Cartas de revisión física , los investigadores presentaron los resultados de una búsqueda de bosones de Higgs neutrales pesados basados en el análisis de los datos recopilados por el detector ATLAS.
El mTtot para las categorías b-veto (izquierda) y b-tag (derecha) del canal τlepτhad (arriba) y el canal τhadτhad (abajo). El binning que se muestra es el que entra en el ajuste. Las predicciones e incertidumbres para los procesos de fondo se obtienen del ajuste asumiendo la hipótesis de solo fondo. Las expectativas de los procesos de señales se superponen. Los desbordamientos se incluyen en el último contenedor de las distribuciones. Crédito:CERN.
"Hemos realizado varias búsquedas de más bosones de Higgs, pero esta búsqueda es sensible a más del 'espacio de parámetros' de SUSY Higgses que cualquier otro, "William John Murray, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Este artículo en particular no es el primero de su tipo, pero utiliza cuatro veces más datos que los estudios anteriores (es decir, todos los datos que tenemos), así como métodos mejorados ".
El detector ATLAS fue diseñado para medir las partículas que emergen de las colisiones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que es el acelerador de partículas más grande y poderoso del mundo en la actualidad. Identifica específicamente electrones y dos tipos de partículas que comparten algunas similitudes con los electrones, a saber, muones y taus.
Los taus son particularmente difíciles de medir, ya que se descomponen muy rápidamente. Cuando se descomponen producen un neutrino invisible y un electrón, muon, o más comúnmente piones (es decir, hadrones hechos de quarks). La colaboración ATLAS buscó específicamente pares de taus en descomposición, centrándose en casos en los que ambos taus produjeron piones o donde uno produjo un electrón o un muón y el otro produjo piones.
El mTtot para las categorías b-veto (izquierda) y b-tag (derecha) del canal τlepτhad (arriba) y el canal τhadτhad (abajo). El binning que se muestra es el que entra en el ajuste. Las predicciones e incertidumbres para los procesos de fondo se obtienen del ajuste asumiendo la hipótesis de solo fondo. Las expectativas de los procesos de señales se superponen. Los desbordamientos se incluyen en el último contenedor de las distribuciones. Crédito:CERN.
"El LHC produce alrededor de mil millones de colisiones por segundo, esencialmente todos los cuales producen piones, por lo que el problema que nos propusimos resolver fue discernir entre los piones que provienen de una desintegración de tau y los que no (a los que se hace referencia como 'falsificaciones' en este contexto), "Murray dijo." Para hacer esto, teníamos que medir la frecuencia con la que lo hacíamos bien y la frecuencia con la que lo hacíamos mal. Controlar los 'piones falsos' es uno de los mayores problemas para la medición ".
Para estudiar pares de taus, los investigadores combinaron sus momentos medidos y estimaron qué tan pesada tendría que ser una partícula determinada para producir ese par específico de partículas mientras se descompone. Después, crearon un histograma que representa la masa que calcularon y buscaron un "relieve" en el gráfico, ya que esto insinuaría la presencia de una partícula de bosón de Higgs que nunca antes se había observado.
"Existía una gran posibilidad de descubrir un segundo bosón de Higgs e insinuar fuertemente la supersimetría, ", Dijo Murray." Nuestro artículo impone nuevas limitaciones a las teorías supersimétricas. Popper sostiene que las teorías deben ser falsables para ser ciencia. Al eliminar partes del espacio de parámetros de supersimetría, reducimos los posibles modelos erróneos que los teóricos pueden proponer, acercando así nuestro campo de estudio a la verdad ".
El mTtot para las categorías b-veto (izquierda) y b-tag (derecha) del canal τlepτhad (arriba) y el canal τhadτhad (abajo). El binning que se muestra es el que entra en el ajuste. Las predicciones e incertidumbres para los procesos de fondo se obtienen del ajuste asumiendo la hipótesis de solo fondo. Las expectativas de los procesos de señales se superponen. Los desbordamientos se incluyen en el último contenedor de las distribuciones. Crédito:CERN.
Si bien este estudio de la Colaboración ATLAS no condujo a la observación de nuevos bosones de Higgs pesados, redujo los parámetros dentro de los cuales se podían detectar y observar estas partículas. En el futuro, así podría informar nuevas búsquedas destinadas a observar directamente estas nuevas partículas y confirmar su existencia.
"Ahora estamos explorando teorías alternativas 'más allá del modelo estándar' que predicen otras firmas, ", Dijo Murray." El gran conjunto de datos del LHC podría permitirnos observar más de cerca muchas otras firmas, cualquiera de las cuales podría llegar a contener algo nuevo. Varios de estos fueron revelados en la conferencia ICHEP de este año, pero ninguno tuvo éxito hasta ahora ".
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