Suche nach weiteren Modellen jenseits des Standardmodells (Exotics)

Neben der Supersymmetrie gibt es zahlreiche weitere Modelle für Erweiterungen des Standardmodells. Nach Teilchen, die in diesen Modellen vorhergesagt werden, wird in der ATLAS-Kollaboration im Rahmen der Exotics-Arbeitsgruppe gesucht. Hierzu gehören Modelle mit zusätzlichen Raumdimensionen, mit zusätzlichen Vektorbosonen (W' und Z'), mit zusätzlichen Quarks und Leptonen, mit dunkler Materie, mit Leptoquarks oder mit anderen hypothetischen Teilchen.

Bei der Suche nach solchen Modellen wird eine Vielzahl von Endzuständen auf Abweichungen von der Vorhersage des Standardmodells untersucht. Bisher konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen analysierten Daten und dieser Vorhersage festgestellt werden, so dass auf die Parameter der getesteten Erweiterungen Ausschlussgrenzen gesetzt wurden, z.B. untere Grenzen auf die noch erlaubten Massen neuer Teilchen.

Deutsche Gruppen waren und sind an einer großen Zahl solcher Suchen beteiligt. Beispiele sind bisher (Stand Anfang 2017) spezifische Suchen nach Fermion-Fermion-Resonanzen, Boson-Boson-Resonanzen, schweren Quarks und schweren Leptonen, Leptoquarks, vielfach geladenen langlebigen Teilchen sowie die Suche nach dunkler Materie oder mikroskopischen schwarzen Löchern, bzw. allgemein die Suche nach einer Abweichung in einer Vielzahl von Endzuständen. Universitäten und Forschungsinstitute in Deutschland, die hierbei beteiligt sind, sind unter anderen Berlin, Bonn, DESY, Dortmund, Dresden, Freiburg, Heidelberg, Mainz, LMU und MPP München, Würzburg und Wuppertal.

Eine Übersicht über die bisherigen Ausschlussgrenzen (Stand Sommer 2016) für eine Auswahl von verschiedenen möglichen Modellen findet sich in untenstehender Abbildung. Neue Teilchen mit Massen innerhalb der angegeben Grenzen hätten am LHC messbar sein müssen. Ihre Existenz kann daher ausgeschlossen werden.

Ausschlussgrenzen für die Existenz von neuen Teilchen, die in Modellen zur Erweiterung des Standardmodells vorhergesagt werden. Gezeigt sind die in verschiedenen Analysen ausgeschlossenen Massenbereiche (auf 95% Vertrauensniveau).

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