Hoewel de ontdekking van het Higgs-deeltje door de ATLAS- en CMS-samenwerkingen in 2012 het standaardmodel voltooide, veel mysteries blijven onverklaard. Bijvoorbeeld, waarom is de massa van het Higgs-deeltje zoveel lichter dan verwacht, en waarom is de zwaartekracht zo zwak?

Talloze modellen buiten het standaardmodel proberen deze mysteries te verklaren. Sommigen verklaren de schijnbare zwakte van de zwaartekracht door extra dimensies van de ruimte te introduceren waarin de zwaartekracht zich voortplant. Een model gaat verder dan dat, en beschouwt de echte wereld als een hoger-dimensionaal universum beschreven door kromgetrokken geometrie, wat leidt tot sterk op elkaar inwerkende massale gravitontoestanden. Andere modellen stellen voor, bijvoorbeeld, extra soorten Higgs-bosonen.

Al deze modellen voorspellen het bestaan ​​van nieuwe zware deeltjes die kunnen vervallen tot paren massieve zwakke bosonen (WW, WZ of ZZ). De zoektocht naar dergelijke deeltjes heeft enorm geprofiteerd van de toename van de proton-protonbotsingsenergie tijdens Run 2 van de Large Hadron Collider (LHC).

De W- en Z-bosonen zijn dragerdeeltjes die de zwakke kracht bemiddelen. Ze vervallen in andere standaardmodeldeeltjes, zoals geladen leptonen (l), neutrino's (ν) en quarks (q). Deze deeltjes worden in de detector anders gereconstrueerd. Quarks, bijvoorbeeld, worden gereconstrueerd als gelokaliseerde sprays van hadronen, aangeduide straaljagers. De twee bosonen kunnen in de uiteindelijke toestand verschillende combinaties van deze deeltjes opleveren. De ATLAS-samenwerking heeft resultaten vrijgegeven over zoekopdrachten met alle relevante vervalsingen van het bosonpaar:ννqq, llqq, lνqq en qqqq (waar het lepton een elektron of muon is).

Wat hebben deze zoekopdrachten gemeen? In elke, ten minste één van de bosonen vervalt in een paar quarks. Wanneer het gewilde deeltje erg massief is, de twee bosonen uit het verval worden met zo'n hoog momentum uitgeworpen dat hun respectieve vervalproducten worden gecollimeerd en het paar quarks samensmelt tot een enkele grote jet. Dit fenomeen biedt een krachtig middel om het nieuwe natuurkundige signaal te onderscheiden van standaardmodelprocessen met een sterke interactie. Figuur 1 toont de verdelingen van de gereconstrueerde massa van het kandidaatdeeltje. Figuur 2 toont de limiet op de dwarsdoorsnede maal vertakkingsverhouding van een hypothetisch deeltje beschreven door een van de modellen.

Tot dusver, geen bewijs van een nieuw deeltje is waargenomen. De zoektocht gaat verder met verhoogde gevoeligheid naarmate ATLAS meer gegevens verzamelt.