Les observations cosmologiques et astrophysiques basées sur les interactions gravitationnelles indiquent que la matière décrite par le modèle standard de la physique des particules ne constitue qu'une petite fraction de l'ensemble de l'univers connu. Ces observations induisent l'existence de la matière noire, lequel, s'il est composé de particules, devrait être au-delà du modèle standard.

Bien que l'existence de la matière noire soit bien établie, sa nature et ses propriétés sont parmi les plus grandes énigmes non résolues de la physique fondamentale. D'excellents candidats pour les particules de matière noire sont les particules massives à interaction faible (WIMP). Ces particules "invisibles" ne peuvent pas être détectées directement par des expériences de collision comme l'expérience ATLAS.

Au Grand collisionneur de hadrons (LHC), la plupart des collisions de protons produisent des pulvérisations de particules énergétiques qui se regroupent en ce qu'on appelle des "jets". La conservation de la quantité de mouvement nécessite que si des particules sont reconstruites dans une partie du détecteur, il doit y avoir des particules de recul dans la direction opposée. Cependant, si des WIMPs sont produits, ils ne laisseront aucune trace dans le détecteur, provoquant un déséquilibre de quantité de mouvement appelé « impulsion transversale manquante » (E T ^Mademoiselle ). Cependant, une paire de WIMPs peut être produite avec un quark ou un gluon qui est rayonné à partir d'un parton entrant (un constituant générique du proton), produire un jet qui permet aux chercheurs de marquer ces événements.

Les jets+E T ^Mademoiselle la recherche examine les états finaux dans lesquels un jet hautement énergétique est produit en association avec un grand E T ^Mademoiselle . De nombreuses théories au-delà des théories du modèle standard peuvent être sondées en recherchant un excès d'événements avec une grande impulsion transversale manquante par rapport à l'attente du modèle standard. Parmi ces théories, la supersymétrie et les théories sur les grandes dimensions spatiales supplémentaires (DEL) prédisent des particules supplémentaires qui sont invisibles pour les expériences de collisionneur. Ces théories pourraient fournir une explication élégante à plusieurs anomalies encore non résolues dans le modèle standard.

La combinaison de techniques basées sur les données et de calculs théoriques de haute précision a permis à ATLAS de prédire les principaux processus d'arrière-plan du modèle standard avec une grande précision. La forme du E T ^Mademoiselle Le spectre est utilisé pour augmenter le potentiel de découverte de l'analyse et augmenter le pouvoir de discrimination entre les signaux et le fond.

La figure montre le spectre de quantité de mouvement transversal manquant par rapport à la mesure avec l'espérance du modèle standard. Comme aucun excès significatif n'est observé, le niveau de concordance entre les données et la prédiction est traduit en limites sur des paramètres inconnus de la matière noire, modèles de supersymétrie et LED.

Dans le scénario WIMP, la dernière analyse utilisant des données collectées en 2015 et 2016 dans un modèle d'interaction spécifique exclut les masses de matière noire jusqu'à 440 GeV et les médiateurs d'interaction jusqu'à 1,55 TeV. Sous le modèle considéré, ceux-ci représentent des résultats compétitifs par rapport à d'autres expériences utilisant différentes approches de détection.

Au cours des deux prochaines années, le LHC vise à multiplier par trois les données disponibles. Ce sera une occasion unique pour ATLAS d'explorer la frontière de l'énergie, et les jets+E T ^Mademoiselle canal détient le potentiel de réviser en profondeur notre compréhension de l'univers.