Na conferência Moriond de 2017, o Experimento ATLAS no CERN apresentou seus primeiros resultados examinando os dados combinados do LHC de 2015/2016. Graças ao excelente desempenho do complexo de aceleradores CERN, este novo conjunto de dados é quase três vezes maior do que o disponível no ICHEP, a última grande conferência de física de partículas realizada em agosto de 2016.

O aumento significativo no volume de dados melhorou muito a sensibilidade do ATLAS a possíveis novas partículas previstas por teorias além do modelo padrão. Ao mesmo tempo, também permitiu que os físicos do ATLAS realizassem medições precisas das propriedades de partículas do Modelo Padrão conhecidas.

A busca pela supersimetria

A supersimetria (SUSY) há muito é considerada uma das vanguardas para resolver uma série de mistérios que não foram explicados pelo modelo padrão, incluindo a magnitude da massa do bóson de Higgs e a natureza da matéria escura. Entre os novos resultados principais apresentados no Moriond estavam as primeiras pesquisas por partículas SUSY usando o novo conjunto de dados. Esses novos resultados do ATLAS, junto com aqueles do experimento CMS, fornecer os testes mais desafiadores da teoria SUSY realizados até agora.

Pesquisas por partículas "squark" e "gluino" decaindo em partículas do modelo padrão não revelaram evidências de sua existência, e estabeleceram limites para as massas dessas partículas que se estendem, pela primeira vez, tão alto quanto 2 TeV. Pesquisa por partículas "top squark", cuja existência é crucial para que SUSY explique a massa do bóson de Higgs, também não encontrou desvios dos processos esperados do Modelo Padrão.

Uma nova busca por partículas de "chargino" de vida longa também foi apresentada. Esta pesquisa utiliza o detector ATLAS Insertable B-Layer (IBL) instalado durante o desligamento de 2014 do LHC. O IBL é uma nova peça de hardware de detecção de partículas com carga ATLAS tão próxima quanto 3,3 cm do tubo de feixe do LHC. A nova pesquisa procura por rastros 'desaparecidos' criados por charginos que atravessam a IBL antes de se decomporem em matéria escura invisível. Nenhuma evidência de tais rastros foi encontrada, restringindo significativamente uma grande classe de modelos SUSY. Uma busca alternativa por novas partículas de vida longa que decaem para partículas carregadas através da assinatura de vértices de decaimento deslocados também descobriu que os dados são consistentes com as expectativas do Modelo Padrão.

Explorações exóticas

Além de pesquisas por partículas SUSY, O ATLAS relatou uma série de novos resultados na busca por formas "exóticas" além da física do Modelo Padrão. As pesquisas por novas partículas pesadas que decaem em pares de jatos (portanto, sensíveis a uma possível subestrutura de quark) ou a um bóson de Higgs e um bóson W ou Z definem restrições nas massas dessas novas partículas exóticas de até 6 TeV.

Pesquisas para a produção de partículas de matéria escura também foram relatadas. Eles olham para eventos em que as partículas do Modelo Padrão, como fótons ou bósons de Higgs, recue contra as partículas invisíveis de matéria escura para gerar uma propriedade de evento chamada energia transversal ausente. Novamente, os dados eram consistentes com as expectativas dos processos do Modelo Padrão.

Além disso, uma busca por um parceiro pesado do bóson W (um bóson W '), previsto por muitas extensões de modelo padrão, foi realizado com o novo conjunto de dados. Na ausência de evidências de um sinal, a pesquisa estabeleceu novos limites na massa W 'até 5,1 TeV.

Raros decaimentos de Higgs

Após a descoberta do bóson de Higgs em 2012, um componente importante do programa de física ATLAS tem se dedicado a medir suas propriedades e a pesquisar processos raros pelos quais ele pode se deteriorar. Essas análises são cruciais para estabelecer se o bóson de Higgs observado pelo ATLAS é aquele previsto pelo Modelo Padrão, ou se, em vez disso, é a primeira evidência de uma nova física.

A colaboração do ATLAS apresentou uma nova busca por um processo raro onde o bóson de Higgs decai para pares de múons. A observação desse processo acima da taxa prevista pelo Modelo Padrão pode fornecer evidências para uma nova física. Nenhuma evidência foi vista no entanto, permitindo que limites sejam definidos na probabilidade de decaimento de 2,7 vezes a expectativa do Modelo Padrão. Isso testa (e prova) a predição fundamental do Modelo Padrão de diferentes acoplamentos bóson-lépton de Higgs para diferentes gerações de leptons.

Medidas do modelo padrão

Analisando os dados obtidos em 2012, a ATLAS Collaboration apresentou uma série de medições da produção e propriedades de partículas do Modelo Padrão conhecidas. Entre eles estava um resultado importante para o programa do LHC:a primeira medição da massa do bóson W pelo experimento ATLAS. Medido com uma precisão de 19 MeV, o resultado rivaliza com o melhor resultado anterior de um único experimento. A medição fornece um excelente teste do Modelo Padrão por meio das chamadas correções virtuais por meio da interação entre o bóson W, massas do top-quark e do bóson de Higgs, tudo medido com precisão pelo ATLAS.

Outro novo resultado importante foi uma medição das propriedades de decaimento dos mésons Bd decaindo para um méson K * e dois múons. As colaborações LHCb e Belle relataram anteriormente evidências de um excesso acima das expectativas do Modelo Padrão em um parâmetro de decaimento específico, P5 '. A nova medição ATLAS também fornece evidências de um excesso modesto, embora com incertezas estatísticas significativas. A análise do novo conjunto de dados deve permitir a obtenção de uma imagem mais clara deste processo.

Além disso, ATLAS apresentou novas medições precisas da produção e propriedades de pares de fótons em colisões de 8 TeV. Este resultado representa um acréscimo importante à nossa compreensão da cromodinâmica quântica (QCD), a teoria do Modelo Padrão da força forte.

A busca continua

Embora nenhuma evidência de nova física tenha sido encontrada, esses novos resultados forneceram uma contribuição crucial para nossos modelos teóricos e melhoraram muito nossa compreensão do modelo padrão. Podemos esperar mais resultados usando o novo conjunto de dados nos próximos meses. O que é mais, com o LHC definido para continuar seu excelente desempenho em 2017, O ATLAS pode esperar uma sensibilidade ainda maior nos resultados que virão.