As novas partículas produzidas nas colisões próton-próton de alta energia do LHC não perduram por muito tempo. Um bóson de Higgs existe por menos de um milésimo de um bilionésimo de um bilionésimo de um segundo antes de decair em partículas mais leves, que pode então ser rastreado ou interrompido em nossos detectores. Nada exclui a existência de partículas de vida muito mais longa, porém, e certos cenários teóricos prevêem que tais objetos extraordinários podem ficar presos nos detectores do LHC, sentado ali em silêncio por dias.

A colaboração CMS relatou novos resultados em sua busca por partículas pesadas de vida longa (LLPs), que podem perder sua energia cinética e parar nos detectores do LHC. Desde que as partículas vivam por mais do que algumas dezenas de nanossegundos, sua decadência seria visível durante os períodos em que nenhuma colisão do LHC está ocorrendo, produzindo um fluxo de matéria comum aparentemente do nada.

A equipe do CMS procurou esses tipos de eventos de não colisão nos materiais detectores mais densos do experimento, onde as partículas de vida longa são mais prováveis ​​de serem interrompidas, com base nas colisões do LHC em 2015 e 2016. Apesar de vasculhar os dados de um período de mais de 700 horas, nada de estranho foi detectado. Os resultados definem a seção transversal e os limites de massa mais estreitos para partículas de vida longa em decomposição hadrônica que param no detector até o momento, e os primeiros limites nas partículas de vida longa interrompidas produzidas em colisões próton-próton a uma energia de 13 TeV.

O modelo padrão, o quadro teórico que descreve todas as partículas elementares, foi justificado em 2012 com a descoberta do bóson de Higgs. Mas alguns dos maiores mistérios do universo permanecem inexplicados, por exemplo, por que a matéria prevaleceu sobre a antimatéria no universo primitivo ou o que exatamente é a matéria escura. Partículas de vida longa estão entre as inúmeras espécies exóticas que ajudariam a resolver esses mistérios e sua descoberta constituiria um sinal claro de física além do Modelo Padrão. Em particular, os decaimentos pesquisados ​​no CMS diziam respeito a gluinos de longa vida surgindo em um modelo chamado supersimetria "dividida" (SUSY) e partículas exóticas chamadas "MCHAMPs".

Enquanto a busca por partículas de vida longa no LHC está progredindo rapidamente tanto no CMS quanto no ATLAS, a construção de um detector LLP dedicado foi proposta para a era de alta luminosidade do LHC. MATHUSLA (Massive Timing Hodoscope para Ultra Stable Neutral Particles) foi planejado para ser um detector de superfície colocado 100 metros acima do ATLAS ou CMS. Seria uma caixa enorme (200 × 200 × 20 m), quase vazio, exceto pelo equipamento muito sensível usado para detectar LLPs produzidos em colisões de LHC.

Uma vez que os LLPs interagem fracamente com a matéria comum, eles não terão problemas para viajar pelas rochas entre o experimento subterrâneo e MATHUSLA. Este processo é semelhante a como os raios cósmicos de interação fraca viajam pela atmosfera e passam pela Terra para alcançar nossos detectores subterrâneos, apenas ao contrário. Se construído, o experimento irá explorar muitos mais cenários e nos aproximar da descoberta de novas físicas.