Fizicienii sunt la vânătoare pentru o particulă evazivă care se leagănă pe ambele sensuri și, dacă o găsesc, ar putea explica mai multe rezultate bizare, găsite la distrugeri de atomi din întreaga lume.
În fizica modernă, materia este împărțită la nivelul său cel mai de bază în două tipuri de particule: pe de o parte sunt quarkurile, care se leagă cel mai adesea pentru a forma protoni și neutroni, care la rândul lor alcătuiesc nucleii de atomi. Pe de altă parte sunt leptonele. Acestea includ orice altceva cu masă - de la electroni obișnuiți la muoni și tausuri mai exotice, până la neutrini slabi, aproape nedetectabili. În condiții normale, aceste particule se lipesc în principal la felul lor; quark-urile interacționează în primul rând cu alte quark-uri, și leptons cu alte leptons.
Dar fizicienii bănuiesc că există mai multe particule acolo. Mult mai mult. Și una dintre acele clase de particule propuse se numește leptoquark. Dacă ar exista, leptoquark-urile ar elimina diferența dintre leptoni și quark, cuplându-se cu ambele feluri de particule. Nimeni nu a găsit vreodată dovezi directe pentru existența leptoquarks, dar cercetătorii au motive să suspecteze că sunt acolo. În septembrie, experimentaliștii de la „Big Hadron Collider” (LHC) au publicat rezultatele mai multor experimente în jurnalul preprint arXiv, concepute fie pentru a demonstra, fie pentru a le disprețui existența.
"Leptoquarks a devenit una dintre cele mai tentante idei pentru extinderea calculelor noastre, deoarece fac posibilă explicarea mai multor anomalii observate", a declarat Roman Kogler, fizician la LHC.
Ce sunt anomaliile acelea? Experimentele trecute la LHC, Fermilab și în alte părți au obținut rezultate ciudate, cu mai multe „evenimente” în care s-au creat particule decât au prezis teoriile fizicii dominante. Leptoquarks, care s-ar descompune în averse ale altor particule la scurt timp după crearea lor, ar putea explica acele evenimente suplimentare.
Pentru a vâna leptoquark, cercetătorii de la LHC cern prin volume uriașe de date. LHC combină protonii cu energii extrem de mari, iar speranța că în timp tiparele vor apărea în datele din acele coliziuni care ar arăta că leptoquarks ocazional, apar pe scurt în acea aprindere creatoare.
Până în prezent, lucrările recent lansate nu au exclus decât anumite tipuri de leptoquarks, arătând că leptoquarks care ar lega leptonii de quarks la niveluri energetice particulare - nu au apărut încă. Dar încă mai există game largi de energie de explorat.
Yiming Zhong, fizician la Boston University și co-principal autor al unei lucrări teoretice din octombrie 2017 publicată în The Journal of High Energy Physics, intitulată The Leptoquark Hunter's Guide, a spus că, deși este interesant să vezi cercetătorii LHC vânând leptoquarks, crede că viziunea lor este particula multicuplarea este prea îngustă.
Fizicienii de particule împart particulele de materie nu doar în leptone și quark, ci și în categorii pe care le numesc „generații”. Quark-urile în sus și în jos, precum și neutronul de electroni și electroni, sunt quark-uri și leptone „din prima generație”. Cea de-a doua generație include farmec și quarkuri ciudate, precum și muioane și neutroni muoni. Și quark-urile de sus, quark-urile de jos, neutrul de taus și tau alcătuiesc a treia generație, potrivit CERN, Organizația Europeană pentru Cercetări Nucleare, care operează LHC. Particulele din prima generație sunt mai ușoare și mai stabile, în timp ce generațiile a doua și a treia sunt mai masive și cu durată mai scurtă de viață.
Căutările de leptoquark publicate de LHC presupun că leptoquarks respectă regulile generaționale care guvernează particulele cunoscute. Un leptoquark de a treia generație s-ar putea combina cu un tau și un quark de jos. O a doua generație s-ar putea cupla cu un muon și un quark ciudat. Si asa mai departe.
Dar Zhong a declarat la Live Science că orice vânătoare completă de leptoquark trebuie să presupună „leptoquarks multigenerare” ar putea fi acolo, trecând sălbatic, probabil, de la electroni din prima generație la quarks de fund din a treia generație. El a spus că a auzit zvonuri potrivit cărora cercetătorii de acolo sunt pregătiți să înceapă o astfel de căutare, dar că niciuna dintre lucrările eliberate încă din LHC nu reflectă această deschidere către posibilitate.
Între timp, leptoquarks ar putea fi acolo, cuplându-se pe scurt cu orice particule alese înainte de a dispărea într-un flash. Sau s-ar putea să nu. Deocamdată, vânătoarea leptoquark este încă în curs.
