Figure 1 :les données ATLAS (points noirs) sont comparées aux attentes des processus de modèle standard connus (histogrammes remplis) dans un certain nombre de sélections de contrôle où aucun signal n'est attendu (à gauche de la ligne verticale en pointillés), ainsi que dans les sélections où un signal supersymétrique, s'il existe, pourrait être amélioré (à droite de la ligne pointillée). La compatibilité statistique est indiquée sur le panneau inférieur, où une valeur positive bien supérieure à 5 dans les sélections de signaux indiquerait une découverte. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
La supersymétrie (SUSY) est l'une des théories les plus attrayantes qui étendent le modèle standard de la physique des particules. SUSY apporterait une solution à plusieurs des questions sans réponse du modèle standard, en plus que doubler le nombre de particules élémentaires, donnant à chaque fermion un partenaire bosonique et vice versa. Dans de nombreux modèles SUSY, la particule supersymétrique (LSP) la plus légère constitue la matière noire.
Certains modèles SUSY (appelés « naturels ») peuvent expliquer la masse relativement légère du boson de Higgs. Le SUSY naturel nécessite que la masse du partenaire supersymétrique du quark top – le top squark – soit inférieure à environ mille fois la masse d'un proton. La chasse au top squark a été un défi, car les meilleurs événements squark sont rares et cachés dans l'arrière-plan écrasant du modèle standard. Ce n'est qu'en rassemblant des quantités importantes de données provenant des collisions proton-proton du LHC que les physiciens d'ATLAS pourront surmonter ces obstacles.
En mars 2017, la collaboration ATLAS a présenté de nouveaux résultats sur la recherche de la production de paires de squarks supérieurs dans un canal entièrement hadronique ("0-lepton") en utilisant l'intégralité de l'échantillon de données disponibles prélevé à une énergie de collision de 13 TeV en 2015 et 2016. Dans les nouveaux résultats d'ATLAS présentés au Conférence LHCP 2017, la recherche des top squarks a été étendue au canal "1-lepton". Différentes désintégrations du top squark ont été étudiées, toutes aboutissant au LSP et à d'autres particules du modèle standard. Les événements du canal "1-lepton" sont caractérisés par des jets multiples (un spray collimaté de particules), un électron chargé ou muon (une sorte d'électron lourd), et une "énergie manquante" du LSP qui n'interagit que faiblement et n'est donc pas directement visible dans le détecteur ATLAS.
Figure 2 :Résumé des recherches ATLAS dédiées à la production de paires de squarks supérieurs dans le « 0-lepton », Canaux "1-lepton" et "2-lepton". Les contours indiquant les régions du plan de masse du squark supérieur et de la «particule supersymétrique la plus légère» (LSP) sont exclus au niveau de confiance indiqué pour un modèle SUSY simplifié où le squark supérieur se désintègre toujours directement vers le LSP et certaines particules du modèle standard. . Les lignes pointillées et pleines montrent les limites attendues (en supposant l'absence de signal) et observées, respectivement. La région ombrée en bleu illustre la région qui a été exclue par les recherches ATLAS précédentes à l'aide des données de l'essai 1 à une énergie de collision de 8 TeV. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
Cette recherche présente des défis :si la différence de masse du squark top et de la particule légère SUSY est proche de la masse du quark top, la topologie des événements de top squark les événements de paires seraient très similaires à ceux du top quark événements de paire. Dans les recherches précédentes dans le canal "1-lepton", la sensibilité à cette différence s'est avérée faible. Dans ce nouveau résultat, cependant, des algorithmes d'apprentissage automatique comme les arbres de décision boostés, ont été utilisés dans cette région, conduisant à une sensibilité sensiblement améliorée.
Le dernier résultat d'ATLAS (Figure 1) ne montre aucun signe convaincant du top squark. Les données peuvent être utilisées pour contraindre les modèles SUSY, augmentant ainsi notre connaissance de cette théorie. Les limites d'exclusion de la production de paires de squarks supérieurs dans le plan de masse du squark supérieur et du LSP sont résumées à la figure 2 pour un modèle SUSY simplifié où le squark supérieur se désintègre directement dans le LSP et certaines particules du modèle standard. Bien que les contraintes soient strictes, les top squarks ont encore de la place pour se cacher.
