De fundamentele krachten van de natuur zijn nauw verbonden met overeenkomstige symmetrieën. Bijvoorbeeld, de eigenschappen van elektromagnetische interacties (of kracht) kunnen worden afgeleid door te eisen dat de theorie die het beschrijft onveranderd blijft (of onveranderbaar ) onder een bepaalde gelokaliseerde transformatie. Een dergelijke invariantie wordt een symmetrie genoemd, net zoals men naar een object zou verwijzen als symmetrisch als het er hetzelfde uitziet nadat het is geroteerd of gereflecteerd. De specifieke symmetrie die verband houdt met de krachten die tussen deeltjes werken, wordt genoemd ijksymmetrie .

Het resultaat ijkbosonen die de krachten dragen zijn:het massaloze foton voor elektromagnetisme, de massaloze gluonen voor de sterke interactie, en de massieve W- en Z-bosonen voor de zwakke interactie. Als de natuur meer symmetrieën heeft dan we nu kennen, we konden extra krachtdragende deeltjes waarnemen. Het feit dat dergelijke deeltjes niet eerder zijn ontdekt, geeft aan dat ze erg zwaar kunnen zijn - te zwaar om door eerdere deeltjesversnellers te zijn geproduceerd.

We hebben de neiging om deze hypothetische deeltjes te zien als nog zwaardere versies van de W- en Z-bosonen, die behoren tot de zwaarste fundamentele deeltjes die we vandaag kennen, en we noemen ze W'- en Z'-bosonen. Het is vermeldenswaard dat het de grote massa van de W- en Z-bosonen is die de zwakke interactie zo zwak doet lijken. En met de W'- en Z'-bosonen waarvan wordt aangenomen dat ze minstens enkele tientallen keren zwaarder zijn dan hun tegenhangers, ze zouden absoluut zwakke interacties moeten bemiddelen. Dit zou verklaren waarom dergelijke interacties nog niet zijn waargenomen.

Dus, hoe kan het ATLAS-experiment de W'- en Z'-bosonen ontdekken, zouden ze moeten bestaan? Precies op dezelfde manier waarop de W- en Z-bosonen meer dan 30 jaar geleden op CERN werden ontdekt. Het Z'-boson zal naar verwachting vervallen tot een geladen leptonpaar (elektron-positron of muon-antimuon), zorgen voor een schone handtekening in de anders drukke 13 TeV-botsingsomgeving. De rustmassa (of invariante massa) van het rottende boson wordt berekend uit de gemeten leptonmomenta. De aanwezigheid van het Z'-boson zou zich manifesteren als een "bult" in de anders soepel vallende invariante massaverdeling. Het W'-boson zal naar verwachting vervallen in een geladen lepton en een neutrino, wat ook een schone handtekening is, hoewel het neutrino niet wordt gedetecteerd en slechts gedeeltelijk wordt gereconstrueerd uit de momentumbalans in de botsingsgebeurtenis. In dit geval, de transversale massa wordt berekend als een schatting van de invariante massa, en het W'-boson zou worden gezien als een hobbel in de overeenkomstige verdeling.

De gemeten invariante massa- en transversale massaverdelingen worden getoond in figuren 2 en 3, respectievelijk. De gegevens sluiten goed aan bij de verwachting van bekende processen, en er worden geen statistisch significante hobbels gevonden. Op basis van de verwachte bijdragen van hypothetische W'- en Z'-signalen, weergegeven als open histogrammen aan de bovenkant van de verdelingen, het ontbreken van een overmaat betekent dat als de W'- of Z'-bosonen bestaan, ze moeten een massa hebben van meer dan ongeveer 4-5 TeV, ongeveer 50 keer de massa van het Z-boson. Aangezien het ATLAS-experiment de komende jaren gegevens blijft verzamelen, er is nog steeds een kans dat een nieuwe symmetrie van de natuur wordt onthuld, mogelijk antwoorden geven op enkele van de belangrijkste open vragen in de fundamentele fysica.