Na física de partículas, três das quatro forças fundamentais conhecidas no universo, ou seja, eletromagnético, interações fracas e fortes, são descritos por uma teoria conhecida como modelo padrão (SM). Uma extensão deste modelo é a supersimetria (SUSY), uma construção teórica que aponta para uma possível relação entre duas classes de partículas:bósons e férmions.

A teoria SUSY explica uma série de coincidências matemáticas no SM e é um componente fundamental da teoria das cordas, um dos construtos mais promissores fundindo o SM com as teorias da gravidade. Também prevê a existência de várias novas partículas, nenhum dos quais foi observado até agora. Por exemplo, sugere que existem pelo menos cinco tipos de bósons de Higgs, em vez de apenas o tipo que foi observado até agora.

Embora SUSY seja teoricamente atraente, não há evidências de que se aplique ao mundo real, e se isso acontecer, as partículas que ele prevê eram presumivelmente pesadas demais para serem observadas em experimentos anteriores. Nos últimos anos, físicos em todo o mundo têm tentado observá-los diretamente a fim de provar a validade da teoria SUSY e entender as propriedades dessas novas partículas.

A ATLAS Collaboration é uma grande equipe de pesquisadores de vários institutos em todo o mundo que trabalham juntos para analisar e compreender melhor as medições registradas pelo detector ATLAS no CERN. Em um artigo recente publicado em Cartas de revisão física , os pesquisadores apresentaram os resultados de uma busca por bósons de Higgs neutros pesados ​​com base na análise de dados coletados pelo detector ATLAS.

"Fizemos várias pesquisas por mais bósons de Higgs, mas esta pesquisa é sensível a mais do 'espaço de parâmetro' do SUSY Higgses do que qualquer outro, "William John Murray, um dos pesquisadores que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Este artigo em particular não é o primeiro de seu tipo, mas usa quatro vezes mais dados do que estudos anteriores (ou seja, todos os dados que temos), bem como métodos aprimorados. "

O detector ATLAS foi projetado para medir as partículas que emergem de colisões no Large Hadron Collider (LHC), que é o maior e mais poderoso acelerador de partículas do mundo hoje. Ele identifica especificamente os elétrons e dois tipos de partículas que compartilham algumas semelhanças com os elétrons, ou seja, múons e taus.

Taus são particularmente difíceis de medir, pois eles se deterioram muito rapidamente. Quando eles decaem, eles produzem um neutrino invisível e um elétron, muon, ou mais comumente píons (ou seja, hádrons feitos de quarks). A colaboração do ATLAS pesquisou especificamente por pares de taus em decomposição, focando em casos em que ambos os taus produziram píons ou onde um produziu um elétron ou múon e o outro produziu píons.

"O LHC produz cerca de um bilhão de colisões por segundo, essencialmente, todos produzem píons, portanto, o problema que nos propusemos a resolver era discernir entre píons vindos de uma decadência de tau e aqueles que não (referidos como 'falsos' neste contexto), "Murray disse." Para fazer isso, tínhamos que medir a frequência com que acertávamos - e com que frequência acertávamos. Controlar 'píons falsos' é um dos maiores problemas para a medição. "

Para estudar pares de taus, os pesquisadores combinaram seus momentos medidos e estimaram quão pesada uma determinada partícula teria que ser para produzir aquele par específico de partículas enquanto se decompunha. Subseqüentemente, eles construíram um histograma que representa a massa que estimaram e procuraram por um "relevo" no gráfico, pois isso indicaria a presença de uma partícula do bóson de Higgs que nunca foi observada antes.

"Havia uma séria possibilidade de descobrir um segundo bóson de Higgs e sugerir fortemente a supersimetria, "Murray disse." Nosso artigo impõe novas restrições às teorias supersimétricas. Popper argumenta que as teorias devem ser falsificáveis ​​para serem ciência. Ao eliminar partes do espaço de parâmetros da supersimetria, reduzimos os possíveis modelos errados que os teóricos podem propor, trazendo assim nosso campo de estudo um passo mais perto da verdade. "

Embora este estudo da ATLAS Collaboration não tenha levado à observação de novos bósons de Higgs pesados, restringiu os parâmetros dentro dos quais essas partículas poderiam ser detectadas e observadas. No futuro, poderia, assim, informar novas pesquisas destinadas a observar diretamente essas novas partículas e confirmar sua existência.

"Agora estamos explorando teorias alternativas 'além do modelo padrão' que prevêem outras assinaturas, "Murray disse." O conjunto de dados muito grande do LHC poderia nos permitir dar uma olhada mais de perto em muitas outras assinaturas - qualquer uma delas poderia conter algo novo. Vários deles foram revelados na conferência ICHEP deste ano - mas nenhum deles teve sucesso até agora. "

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