Il modello standard della fisica delle particelle è la migliore spiegazione fino ad oggi di come funziona l'universo a livello subnucleare e ha contribuito a spiegare, correttamente, le particelle elementari e le forze tra loro. Ma il modello è incompleto, richiedendo "estensioni" per colmare le sue carenze.

Owen Long, professore di fisica e astronomia all'Università della California, lungo il fiume, è un membro chiave di un team internazionale di scienziati che ha esplorato la supersimmetria, o SUSY, come estensione del Modello Standard. È anche membro del Compact Muon Solenoid, o CMS, Collaborazione al Large Hadron Collider del CERN di Ginevra. CMS è uno dei grandi rivelatori di cattura di particelle del CERN.

"I dati dei nostri esperimenti CMS non ci consentono di affermare di aver trovato SUSY, " Long ha detto. "Ma nella scienza, anche non trovare qualcosa, un risultato nullo, può essere eccitante."

Una teoria della fisica oltre il Modello Standard, SUSY si riferisce alla simmetria tra due tipi di particelle elementari, bosoni e fermioni, ed è legato ai loro giri. SUSY propone che tutte le particelle fondamentali conosciute abbiano più pesanti, controparti supersimmetriche, con ogni partner supersimmetrico che differisce dalla sua controparte del Modello Standard di metà unità in spin. Questo raddoppia il numero di tipi di particelle in natura, permettendo molte nuove interazioni tra le particelle regolari e le nuove particelle SUSY.

"Questo è un grande cambiamento per il Modello Standard, " Long ha detto. "L'estensione può fornire risposte ad alcune delle domande fondamentali che sono ancora senza risposta, come:cos'è la materia oscura?"

Il Modello Standard non spiega né la gravità né la materia oscura. Ma nel caso di quest'ultimo, SUSY offre un candidato sotto forma della particella supersimmetrica più leggera, che è stabile, elettricamente neutro, e debolmente interagenti. L'invocazione di SUSY spiega naturalmente anche la piccola massa del bosone di Higgs.

"La scoperta delle sfuggenti particelle SUSY fornirebbe una visione straordinaria della natura della realtà, " Long ha detto. "E sarebbe un momento rivoluzionario in fisica per sperimentalisti e teorici".

In CMS, Long e altri scienziati speravano di trovare prove per le particelle SUSY esaminando i segni del loro decadimento misurati da uno squilibrio energetico chiamato energia trasversale mancante. Quando hanno esaminato i dati, non hanno trovato segni dello squilibrio energetico previsto dalla produzione di particelle SUSY.

"Noi, perciò, non ho prove per SUSY, " Long ha detto. "Ma forse SUSY è lì, ed è solo più nascosto di quanto inizialmente pensato. È vero non abbiamo trovato qualcosa di nuovo, che è deludente. Ma è ancora un progresso scientifico molto importante. Ora sappiamo molto di più su dove SUSY non esiste. Il nostro risultato nullo ci motiva a fare il lavoro di follow-up e ci guida dove guardare dopo".

Long ha spiegato che lui e i suoi colleghi scienziati stanno cercando SUSY da molto tempo attraverso una tecnica basata su una connessione con la materia oscura.

"Questi sforzi non hanno trovato particelle SUSY, " ha detto. "Il nostro nuovo risultato comporta un approccio completamente diverso, sviluppato in un paio di anni e guidato dal nostro interesse nel cercare SUSY in modi nuovi. Sebbene non abbiamo trovato prove per SUSY, c'è ancora interesse nell'esplorare l'idea che SUSY possa esistere in modi che sono più difficili da trovare. Abbiamo già misurazioni preliminari su cui stiamo lavorando".

Long è stato finanziato da una sovvenzione del Dipartimento dell'Energia. È stato raggiunto da altri tre scienziati senior di altre istituzioni nella ricerca.

L'UCR è un membro fondatore dell'esperimento CMS, una delle sole cinque istituzioni statunitensi con questa distinzione.

Il documento di ricerca è intitolato "Cerca squark top negli stati finali con due quark top e diversi getti di sapore leggero in collisioni protone-protone a s√=13 TeV". È stato inviato alla rivista Revisione fisica D .