Visualizzazione dell'evento di molteplicità del getto più elevato selezionato in una regione di controllo utilizzata per effettuare previsioni sullo sfondo della produzione del getto multiplo. Questo evento è stato registrato da ATLAS il 18 luglio 2018, e contiene 19 getti, illustrato da coni. I blocchi gialli rappresentano l'energia calorimetrica misurata in cluster soppressi dal rumore. Dei jet ricostruiti, 16 (10) hanno momenti trasversali superiori a 50 GeV (80 GeV). Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
Nei nuovi risultati presentati al CERN, la ricerca della supersimmetria (SUSY) dell'esperimento ATLAS ha raggiunto nuovi livelli di sensibilità. I risultati esaminano una popolare estensione SUSY studiata al Large Hadron Collider (LHC):il "Minimal Supersymmetric Standard Model" (MSSM), che include il numero minimo richiesto di nuove particelle e interazioni per fare previsioni alle energie di LHC. Però, anche questo modello minimale introduce una grande quantità di nuovi parametri (masse e altre proprietà delle nuove particelle), i cui valori non sono previsti dalla teoria (parametri liberi).
Per inquadrare la loro ricerca, I fisici di ATLAS cercano SUSY "naturale", che assume le varie correzioni alla massa di Higgs comparabili in magnitudine e la loro somma prossima alla scala elettrodebole (v ~ 246 GeV). Sotto questo paradigma, i partner supersimmetrici dei quark di terza generazione ("top e bottom squark") e dei gluoni ("gluinos") potrebbero avere masse vicine alla scala TeV, e sarebbe prodotto attraverso l'interazione forte a velocità abbastanza grandi da essere osservate a LHC.
In un recente seminario del CERN LHC, la collaborazione ATLAS ha presentato nuovi risultati nella ricerca di SUSY naturale, comprese le ricerche di squark e gluino migliori utilizzando l'intero set di dati LHC Run-2 raccolto tra il 2015 e il 2018. I nuovi risultati esplorano scoperti in precedenza, regioni difficili dello spazio dei parametri liberi. Ciò è ottenuto grazie a nuove tecniche di analisi che migliorano l'identificazione di particelle a bassa energia ("soft") e ad alta energia ("boostered") nello stato finale.
La ricerca di ATLAS per gli squark superiori è stata eseguita selezionando collisioni protone-protone contenenti fino a un elettrone o muone. Per masse top-squark inferiori alla massa top-quark di 173 GeV (vedi Figura 1), i prodotti di decadimento risultanti tendono ad essere morbidi e quindi difficili da identificare. I fisici hanno sviluppato nuove tecniche basate sul tracciamento di particelle cariche per identificare meglio questi prodotti di decadimento, migliorando così significativamente la sensibilità sperimentale. Per masse di squark top più grandi, i prodotti di decadimento sono potenziati, con conseguente alta energia, prodotti di decomposizione vicini. I fisici hanno migliorato la ricerca in questo regime utilizzando, tra le altre tecniche, stime più precise della significatività statistica del momento trasversale mancante in un evento di collisione.
Figura 1:Rappresentazione schematica delle varie topologie di decadimenti top-squark negli scenari presentati al seminario odierno (vedi link a piè di pagina). La regione in cui il top-squark è più chiaro del neutralino non è ammessa nei modelli considerati. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
La nuova ricerca di gluini esamina eventi contenenti otto o più "getti" - spruzzi collimati di adroni - e il momento trasversale mancante generato dalla produzione di neutralini stabili nei decadimenti del gluino, quale, simile ai neutrini, non vengono rilevati direttamente da ATLAS. I fisici hanno impiegato nuove tecniche di ricostruzione per migliorare la risoluzione energetica dei getti e il momento trasversale mancante, consentendo loro di separare meglio il segnale putativo dai processi in background. Questi sfruttano gli algoritmi del getto "a flusso di particelle" che combinano le informazioni sia dal rilevatore di tracciamento che dal sistema calorimetrico.
Figura 2:Limiti di esclusione aggiornati sulla produzione di gluino (a sinistra) e (a destra) di squark top, inclusi i nuovi risultati presentati oggi da ATLAS al seminario CERN LHC. Credito:Collaborazione ATLAS/CERN
I fisici di ATLAS hanno anche ottimizzato i loro criteri di selezione degli eventi per migliorare il contributo di possibili segnali SUSY rispetto ai processi in background del modello standard. Nessun eccesso è stato osservato nei dati. I risultati sono stati utilizzati per derivare limiti di esclusione su modelli semplificati ispirati a MSSM in termini di gluino, masse top-squark e neutralino (vedi Figura 2).
Le nuove analisi estendono significativamente la sensibilità delle ricerche e vincolano ulteriormente lo spazio dei parametri disponibile per SUSY naturale. L'esclusione degli squark pesanti pesanti è estesa da 1 a 1,25 TeV. La ricerca continua.
