Search for Exotic Massive Particles with the ATLAS Experiment


Project leader


Funding source

Swedish Research Council - Vetenskapsrådet (VR)


Project Details

Start date: 01/01/2014
End date: 31/12/2017
Funding: 3396000 SEK


Description

Elementarpartikelfysiken behandlar materiens allra minsta beståndsdelar och de krafter som verkar mellan dem. För att beskriva denna subatomära värld används den så kallade standardmodellen för partikelfysik. De tolv elementarpartiklar i standardmodellen som bygger upp all materia kan delas in i sex kvarkar och sex leptoner, där kvarkarna i sin tur bygger upp tyngre partiklar så som protoner och neutroner. All vanlig materia består av elektroner, protoner och neutroner. Elektronen är en elementarpartikel av typen lepton, medan protoner och neutroner består av upp- och och nerkvarkar. Alla övriga elementarpartiklar är instabila och kan bara existera under väldigt korta tider. De skapades till exempel i det tidiga universum då det var mycket varmt och energirikt. Nuförtiden kan de skapas i partikelkollisioner, men de sönderfaller snabbt till lättare partiklar. Standardmodellen innehåller även budbärarpartiklar, vilka möjliggör att elementarpartiklarna kan växelverka med varandra med hjälp av de fundamentala krafterna. De tre krafter som inkluderas i standardmodellen är den elektromagnetiska kraften som binder samman elektronerna med atomkärnan och styr kemiska reaktioner mellan atomer och molekyler, den svaga kraften som är ansvarig bland annat för radioaktivt sönderfall, och den starka kraften som håller ihop protoner och neutroner inuti atomkärnan. Den fjärde kraften vi känner till, den gravitationella kraften, har ännu inte med framgång inkluderats i standardmodellen. Standardmodellen innehåller slutligen även Higgspartikeln, vilken är en del av den mekanism som ger massa åt partiklarna i teorin. Standardmodellen är en mycket framgångsrik teori vars förutsägelser har bekräftats med hög precision av en mängd partikelfysikexperiment världen över. Standardmodellens senaste stora framgång var upptäckten av en partikel konsistent med att vara den länge eftersökta Higgspartikeln vid den stora hadronkollideraren LHC vid CERN i juli 2012. I och med upptäckten av Higgspartikeln skulle standardmodellen vara en till synes komplett och konsistent teori vid de energier dagens experiment kan nå. Men det finns en hel del fakta som pekar på att standardmodellen inte kan vara den slutgiltiga teorin för universum. Bland annat innehåller standardmodellen ingen partikel som kan utgöra den mörka materia som vi vet att ca 23% av universum består av. Teorin inkluderar heller inte den gravitationella kraften och har dessutom en stor mängd fria och till synes godtyckliga parametrar. Att förstå vilken teori som ligger bortom standardmodellen är därför högsta prioritet inom dagens partikelfysikforskning. Min forskning är ämnad att med hjälp av data från ATLAS-experimentet vid LHC bringa klarhet i vilken som är den korrekta utvidgningen av standardmodellen. En populär grupp av modeller är de som baseras på så kallad supersymmetri. I supersymmetriska teorier har varje standardmodellpartikel en supersymmetrisk partner med liknande egenskaper men större massa. Den lättaste av dessa supersymmetriska partiklar skulle kunna utgöra den mörka materien. Dessutom löser introduktionen av supersymmetri en hel del teoretiska defekter som standardmodellen lider av. Genom att bland annat söka efter supersymmetriska partiklar vid LHC kan jag med min forskning bidra till en ökad förståelse av det universum vi lever i.

Last updated on 2017-22-03 at 07:07