Figura 1:dados ATLAS (pontos pretos) são comparados com a expectativa de processos de modelo padrão conhecidos (histogramas preenchidos) em uma série de seleções de controle onde nenhum sinal é esperado (à esquerda da linha vertical tracejada), bem como em seleções onde um sinal supersimétrico, se existe, pode ser aprimorado (à direita da linha tracejada). A compatibilidade estatística é relatada no painel inferior, onde um valor positivo bem acima de 5 nas seleções de sinal indicaria uma descoberta. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
A supersimetria (SUSY) é uma das teorias mais atraentes que estendem o modelo padrão da física de partículas. SUSY forneceria uma solução para várias das perguntas não respondidas do Modelo Padrão, por mais do que dobrando o número de partículas elementares, dando a cada fermion um parceiro bosônico e vice-versa. Em muitos modelos SUSY, a partícula supersimétrica mais leve (LSP) constitui a matéria escura.
Certos modelos SUSY (apelidados de "naturais") podem explicar a massa relativamente leve do bóson de Higgs. O SUSY natural requer que a massa do parceiro supersimétrico do quark top - o squark top - seja menos do que cerca de mil vezes a massa de um próton. A caça ao squark de topo tem sido um desafio, já que os principais eventos de squark são raros e estão escondidos no fundo opressor do Modelo Padrão. Somente reunindo quantidades significativas de dados das colisões próton-próton do LHC os físicos do ATLAS podem superar essas dificuldades.
Em março de 2017, a ATLAS Collaboration apresentou novos resultados sobre a pesquisa de produção de pares de squark superiores em um canal totalmente hadrônico ("0-lepton") usando toda a amostra de dados disponíveis obtida em energia de colisão de 13 TeV em 2015 e 2016. Em novos resultados de ATLAS apresentados no Conferência LHCP 2017, a busca por top squarks foi estendida ao canal "1-lepton". Diferentes decaimentos de top squark foram estudados, todos resultando no LSP e partículas adicionais do Modelo Padrão. Os eventos do canal "1-leptão" são caracterizados por vários jatos (uma pulverização colimada de partículas), um elétron ou múon carregado (uma espécie de elétron pesado), e alguma "energia ausente" do LSP que interage fracamente e, portanto, não é diretamente visível no detector ATLAS.
Figura 2:Resumo das pesquisas ATLAS dedicadas para a produção de pares de squark superiores no "0-lepton", Canais “1-lepton” e “2-lepton”. São mostrados os contornos que indicam as regiões no quadrado superior e o plano de massa da "partícula supersimétrica mais leve" (LSP) que são excluídas no nível de confiança cotado para um modelo SUSY simplificado, onde o quadrado superior decai sempre diretamente para o LSP e algumas partículas do modelo padrão . As linhas tracejadas e sólidas mostram os limites esperados (assumindo nenhum sinal) e observados, respectivamente. A região sombreada em azul ilustra a região que foi excluída por pesquisas ATLAS anteriores usando dados da Corrida 1 a uma energia de colisão de 8 TeV. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
Essa pesquisa vem com desafios:se a diferença de massa do squark top e a partícula SUSY leve for próxima à massa do quark top, a topologia do evento do topo squark eventos de pares seriam muito semelhantes aos do top quark eventos de par. Em pesquisas anteriores no canal "1-lepton", a sensibilidade a essa diferença foi considerada fraca. Neste novo resultado, Contudo, algoritmos de aprendizado de máquina, como Boosted Decision Trees, têm sido usados nesta região, levando a uma sensibilidade substancialmente melhorada.
O último resultado do ATLAS (Figura 1) não mostra nenhum sinal convincente do squark superior. Os dados podem ser usados para restringir os modelos SUSY, aumentando assim o nosso conhecimento desta teoria. Os limites de exclusão na produção do par de squark superior no plano de massa do squark superior e LSP são resumidos na Figura 2 para um modelo SUSY simplificado onde o squark superior decai diretamente no LSP e em algumas partículas do modelo padrão. Embora as restrições sejam rigorosas, ainda há espaço para esconder os quadrados superiores.
