Ondanks zijn decennia van voorspellend succes, er zijn belangrijke verschijnselen die onverklaard zijn gelaten door het standaardmodel van de deeltjesfysica. Er moeten aanvullende theorieën bestaan ​​die het universum volledig kunnen beschrijven, hoewel definitieve handtekeningen van deeltjes buiten het standaardmodel nog moeten verschijnen.

Onderzoekers van het ATLAS-experiment bij CERN breiden hun uitgebreide zoekprogramma uit om te zoeken naar meer ongebruikelijke handtekeningen van onbekende fysica, zoals langlevende deeltjes. Deze nieuwe deeltjes zouden een levensduur hebben van 0,01 tot 10 ns; ter vergelijking, het Higgs-deeltje heeft een levensduur van 10 ^–13 NS. Een theorie die van nature langlevende deeltjes motiveert, is supersymmetrie (SUSY). SUSY voorspelt dat er "superpartner"-deeltjes zijn die overeenkomen met de deeltjes van het standaardmodel met verschillende spin-eigenschappen.
Een nieuwe zoektocht van de ATLAS-samenwerking zoekt naar de superpartners van het elektron, muon en tau-lepton, genaamd "sleptons" ("selectron", "smuon", en "stau", respectievelijk). De zoektocht houdt rekening met scenario's waarin sleepons in paren zouden worden geproduceerd en zwak aan hun vervalproducten zouden koppelen en zo een lange levensduur zouden krijgen. Bij dit model is elke langlevende sleepon zou een bepaalde afstand afleggen (afhankelijk van hun gemiddelde levensduur) door de detector voordat het vervalt tot een standaardmodellepton en een licht niet-detecteerbaar deeltje. Natuurkundigen zouden dus twee leptonen waarnemen die van verschillende locaties lijken te komen dan waar de proton-protonbotsing plaatsvond.

Deze unieke signatuur vormde een uitdaging voor natuurkundigen. Hoewel veel theorieën deeltjes voorspellen die enige tijd in de ATLAS-detector zouden kunnen reizen voordat ze vervallen, typische gegevensreconstructie en -analyse is gericht op nieuwe deeltjes die onmiddellijk zouden vervallen, zoals zware deeltjes uit het Standaardmodel dat doen. Natuurkundigen van ATLAS moesten dus nieuwe methoden ontwikkelen om deeltjes te identificeren om de kans op reconstructie van deze "verplaatste" leptonen te vergroten. Alleen verplaatste elektronen en muonen werden in deze analyse bestudeerd, maar de resultaten kunnen ook worden toegepast op taus, aangezien taus in ongeveer een derde van de gevallen snel vervalt tot een elektron of een muon.

Omdat de deeltjes gecreëerd door het verval van een langlevend deeltje weg zouden lijken van de botsing, ongebruikelijke achtergrondbronnen kunnen ontstaan:fotonen die verkeerd worden geïdentificeerd als elektronen, muonen die verkeerd worden gemeten, en slecht gemeten muonen van kosmische straling. Muonen van kosmische straling zijn afkomstig van hoogenergetische deeltjes die in botsing komen met onze atmosfeer en kunnen de ATLAS-detector doorkruisen. Omdat ze niet noodzakelijkerwijs door de detector in de buurt van het botsingspunt gaan, ze kunnen lijken alsof ze afkomstig zijn van een langlevend deeltjesverval. Natuurkundigen van ATLAS hebben technieken ontwikkeld, niet alleen om de bijdragen van deze bronnen te verminderen, maar ook om te schatten hoeveel elk bijdraagt ​​aan het zoeken.

De analyse vond geen botsingen met verplaatste leptonen die aan de selectie-eisen voldeden, een resultaat dat consistent is met de lage verwachte achtergrondovervloed. Met behulp van deze resultaten, natuurkundigen stellen grenzen aan de ingeslapen massa en levensduur. Voor de uitgeslapen levensduur waarvoor deze zoekopdracht het meest gevoelig is (ongeveer 0,1 nanoseconde) was ATLAS in staat selectrons en smuonen uit te sluiten tot een massa van ongeveer 700 GeV, en staus tot ongeveer 350 GeV. De vorige beste limieten voor deze langlevende deeltjes waren ongeveer 90 GeV en kwamen van de experimenten op de Large Electron-Positron Collider (LEP), CERN's voorloper van de LHC. Dit nieuwe resultaat is het eerste dat een uitspraak doet over dit model met behulp van LHC-gegevens.