Figura 1:i dati ATLAS (punti neri) sono confrontati con le aspettative dei processi noti del modello standard (istogrammi pieni) in una serie di selezioni di controllo in cui non è previsto alcun segnale (a sinistra della linea verticale tratteggiata), così come nelle selezioni in cui un segnale supersimmetrico, se esiste, potrebbe essere migliorato (a destra della linea tratteggiata). La compatibilità statistica è riportata sul pannello inferiore, dove un valore positivo ben al di sopra di 5 nelle selezioni del segnale indicherebbe una scoperta. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
La supersimmetria (SUSY) è una delle teorie più interessanti che estendono il Modello Standard della fisica delle particelle. SUSY fornirebbe una soluzione a molte delle domande senza risposta del Modello Standard, più che raddoppiando il numero di particelle elementari, assegnando a ogni fermione un partner bosonico e viceversa. In molti modelli SUSY la particella supersimmetrica più leggera (LSP) costituisce la materia oscura.
Alcuni modelli SUSY (soprannominati "naturali") possono spiegare la massa relativamente leggera del bosone di Higgs. SUSY naturale richiede che la massa del partner supersimmetrico del quark top – lo squark top – sia inferiore a circa mille volte la massa di un protone. La caccia allo squark superiore è stata una sfida, poiché gli eventi squark superiori sono rari e nascosti nel travolgente sfondo del modello standard. Solo raccogliendo quantità significative di dati dalle collisioni protone-protone di LHC i fisici di ATLAS possono superare queste probabilità.
A marzo 2017, la collaborazione ATLAS ha presentato nuovi risultati sulla ricerca della produzione di coppie di squark superiori in un canale completamente adronico ("0-lepton") utilizzando l'intero campione di dati disponibile prelevato a energia di collisione a 13 TeV nel 2015 e nel 2016. Nei nuovi risultati ATLAS presentati al Conferenza LHCP 2017, la ricerca degli squark superiori è stata estesa al canale "1-leptone". Sono stati studiati diversi decadimenti top squark, tutti risultati nell'LSP e nelle particelle del Modello Standard aggiuntive. Gli eventi del canale "1-leptone" sono caratterizzati da getti multipli (uno spruzzo collimato di particelle), un elettrone o muone carico (una sorta di elettrone pesante), e una certa "energia mancante" dall'LSP che interagisce solo debolmente e quindi non è direttamente visibile nel rivelatore ATLAS.
Figura 2:Riepilogo delle ricerche ATLAS dedicate per la produzione di coppie di squark superiori nello "0-lepton", Canali “1 leptoni” e “2 leptoni”. Sono mostrati i contorni che indicano le regioni nel piano di massa del top squark e della "particella supersimmetrica più leggera" (LSP) che sono escluse al livello di confidenza citato per un modello SUSY semplificato in cui lo squark superiore decade sempre direttamente all'LSP e ad alcune particelle del modello standard . Le linee tratteggiate e continue mostrano i limiti previsti (assumendo nessun segnale) e osservati, rispettivamente. La regione ombreggiata in blu illustra la regione che è stata esclusa dalle precedenti ricerche ATLAS utilizzando i dati di Run 1 a un'energia di collisione di 8 TeV. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Questa ricerca presenta delle sfide:se la differenza di massa dello squark top e della particella leggera SUSY è vicina alla massa del quark top, la topologia degli eventi di top squark gli eventi di coppia sarebbero molto simili a quelli di top quark eventi di coppia Nelle ricerche precedenti nel canale "1 leptone", la sensibilità a questa differenza è risultata scarsa. In questo nuovo risultato, però, algoritmi di apprendimento automatico come Boosted Decision Trees, sono stati utilizzati in questa regione, portando a un sostanziale miglioramento della sensibilità.
L'ultimo risultato ATLAS (Figura 1) non mostra alcun segno convincente del top squark. I dati possono essere utilizzati per vincolare i modelli SUSY, aumentando così la nostra conoscenza di questa teoria. I limiti di esclusione sulla produzione di coppie di squark superiori nello squark superiore e nel piano di massa LSP sono riassunti nella Figura 2 per un modello SUSY semplificato in cui lo squark superiore decade direttamente nell'LSP e in alcune particelle del modello standard. Mentre i vincoli sono rigorosi, c'è ancora spazio per nascondersi.
