Het standaardmodel van deeltjesfysica is de beste verklaring tot nu toe voor hoe het universum werkt op subnucleair niveau en heeft geholpen bij het verklaren, correct, de elementaire deeltjes en krachten daartussen. Maar het model is onvolledig, die "uitbreidingen" vereisen om de tekortkomingen aan te pakken.

Owen Lang, hoogleraar natuurkunde en astronomie aan de Universiteit van Californië, rivieroever, is een belangrijk lid van een internationaal team van wetenschappers dat supersymmetrie heeft onderzocht, of SUSY, als uitbreiding van het standaardmodel. Hij is ook lid van de Compact Muon Solenoid, of CMS, Samenwerking bij de Large Hadron Collider bij CERN in Genève. CMS is een van de grote deeltjesvangende detectoren van CERN.

"Met de gegevens van onze CMS-experimenten kunnen we niet beweren dat we SUSY hebben gevonden, "Long zei. "Maar in de wetenschap, iets niet vinden - een nulresultaat - kan ook spannend zijn."

Een theorie van de fysica die verder gaat dan het standaardmodel, SUSY verwijst naar de symmetrie tussen twee soorten elementaire deeltjes, bosonen en fermionen, en is gebonden aan hun spins. SUSY stelt voor dat alle bekende fundamentele deeltjes zwaardere, supersymmetrische tegenhangers, waarbij elke supersymmetrische partner met een halve eenheid in spin verschilt van zijn tegenhanger van het standaardmodel. Dit verdubbelt het aantal deeltjestypes in de natuur, waardoor veel nieuwe interacties tussen de reguliere deeltjes en nieuwe SUSY-deeltjes mogelijk zijn.

"Dit is een grote verandering ten opzichte van het standaardmodel, "Long zei. "De extensie kan antwoorden geven op enkele van de fundamentele vragen die nog steeds onbeantwoord zijn, zoals:Wat is donkere materie?"

Het standaardmodel verklaart noch zwaartekracht noch donkere materie. Maar in het laatste geval SUSY biedt wel een kandidaat in de vorm van het lichtste supersymmetrische deeltje, die stabiel is, elektrisch neutraal, en zwak interactief. Het aanroepen van SUSY verklaart natuurlijk ook de kleine massa van het Higgs-deeltje.

"De ontdekking van de ongrijpbare SUSY-deeltjes zou een buitengewoon inzicht verschaffen in de aard van de werkelijkheid, ' zei Long. 'En het zou een revolutionair moment in de natuurkunde zijn voor experimentatoren en theoretici.'

Bij CMS, Long en andere wetenschappers hoopten bewijs te vinden voor SUSY-deeltjes door tekenen van hun verval te onderzoeken, gemeten aan de hand van een energieonbalans die ontbrekende transversale energie wordt genoemd. Toen ze de gegevens onderzochten, ze vonden geen tekenen van de verwachte energieonbalans van het produceren van SUSY-deeltjes.

"We, daarom, geen bewijs hebben voor SUSY, ' zei Long. 'Maar misschien is SUSY daar, en het is gewoon meer verborgen dan aanvankelijk werd gedacht. Het is waar dat we niets nieuws hebben gevonden, wat teleurstellend is. Maar het is nog steeds een zeer belangrijke wetenschappelijke vooruitgang. We weten nu veel meer over waar SUSY niet bestaat. Ons nulresultaat motiveert ons om vervolgwerk te doen en geeft ons richting waar we moeten kijken."

Long legde uit dat hij en zijn collega-wetenschappers al heel lang op zoek zijn naar SUSY via een techniek die gebaseerd is op een verband met donkere materie.

"Die inspanningen vonden geen SUSY-deeltjes, " zei hij. "Ons nieuwe resultaat omvat een heel andere benadering, ontwikkeld over een paar jaar en gedreven door onze interesse om op nieuwe manieren naar SUSY te zoeken. Hoewel we geen bewijs voor SUSY hebben gevonden, er is nog steeds interesse om het idee te onderzoeken dat SUSY zou kunnen bestaan ​​op manieren die moeilijker te vinden zijn. We hebben al voorlopige metingen waar we aan werken."

Long werd gefinancierd door een subsidie ​​van het ministerie van Energie. Hij werd vergezeld door drie andere senior wetenschappers van andere instellingen in het onderzoek.

UCR is een van de oprichters van het CMS-experiment - een van de slechts vijf Amerikaanse instellingen met die onderscheiding.

De onderzoekspaper is getiteld "Zoeken naar top-squarks in eindtoestanden met twee top-quarks en verschillende jets met lichte smaak in proton-proton-botsingen bij s√=13 TeV." Het is ingediend bij het tijdschrift Fysieke beoordeling D .