A fizikusok megfoghatatlan részecskéket keresnek, amelyek mindkét irányban forognak, és ha megtalálják, akkor több bizarr eredményt tudnak magyarázni, amelyeket az atomerõzõk szerte a világon találtak.
A modern fizikában az anyag a legalapvetőbb szinten kétféle részecskére oszlik: Egyrészt kvarkok, amelyek leggyakrabban egymással protonok és neutronok kialakulásához kötődnek, amelyek viszont alkotják az atommagokat. Másrészt a leptonok. Ide tartozik minden más, tömeggel - a közönséges elektronoktól az egzotikusabb muonokig és tausokig, a halk, szinte észrevehetetlen neutrinókig. Normál körülmények között ezek a részecskék elsősorban a saját fajtájához tapadnak; A kvarkok elsősorban más kvarkokkal és a leptonok más leptonokkal lépnek kölcsönhatásba.
De a fizikusok azt gyanítják, hogy több részecske van odakint. Sokkal több. És a részecskék ezen javasolt osztályainak egyikét leptoquarknak hívják. Ha léteznek, akkor a leptoquarks áthidalja a hézagot a leptonok és a kvarkok között, és kapcsolódik mindkét típusú részecskéhez. Soha senki sem talált közvetlen bizonyítékot a leptoquarks létezésére, de a kutatóknak okuk van feltételezni, hogy odakint vannak. Szeptemberben a Large Hadron Collider (LHC) kísérletezői közzétették az arXiv előzetes folyóiratban tett számos kísérlet eredményeit, amelyek célja létezésük bizonyítása vagy megcáfolása.
"A Leptoquarks az egyik legfélelmetesebb ötlet a számítások kiterjesztésére, mivel lehetővé teszik több megfigyelt rendellenesség magyarázatát" - mondta Roman Kogler, az LHC fizikusa egy nyilatkozatában.
Mi ezek a rendellenességek? Az LHC-n, a Fermilab-nál és másutt végzett korábbi kísérletek furcsa eredményeket mutattak, több „esemény” történt, ahol részecskék keletkeztek, mint ahogy az a domináns fizikai elméletek előre jelezték. A Leptoquarks, amely hamarosan létrehozása után más részecskék zuhanyává bomlik, megmagyarázhatja ezeket az extra eseményeket.
A leptoquark vadászatához az LHC kutatói hatalmas mennyiségű adatot szitálnak át. Az LHC rendkívül nagy energiákkal összetöri a protonokat, és az a remény, hogy az idővel szoktak megjelenni azokban az ütközésekben, amelyek azt mutatják, hogy a leptokvarkok alkalmanként röviden megjelennek abban a kreatív lángban.
Mindeddig az újonnan kiadott papírok csak bizonyos típusú leptoquarkeket kizárták, és azt mutatták, hogy még nem léteztek olyan leptoquarksok, amelyek bizonyos energiaszinteken megkötik a leptoneket kvarkokhoz. De még mindig nagyon sokféle energia felfedezésre vár.
Yiming Zhong, a Bostoni Egyetem fizikusa és a The Leptoquark Hunter's Guide című, a High Energy Energy Physics 2017. októberében közzétett elméleti tanulmányának társvezetője elmondta, hogy bár izgalmas látni, hogy az LHC kutatói leptoquarkokat vadásznak, gondolkodásuk szerint a többcsatornás részecske túl keskeny.
A részecskefizikusok nemcsak leptonokká és kvarkokké osztják az anyagrészecskéket, hanem kategóriákba is, amelyeket "generációknak" hívnak. A fel és le kvarkok, valamint az elektron és az elektron neutrinó "első generációs" kvarkok és leptonok. A második generáció bájjal és furcsa kvarkokkal, valamint müonokkal és müonneutronokkal foglalkozik. A felső kvarkok, az alsó kvarkok, a tausok és a tau-neutrinók alkotják a harmadik generációt - állítja az LHC-t működtető Európai Nukleáris Kutatási Szervezet CERN. Az első generációs részecskék könnyebbek és stabilabbak, míg a második és a harmadik generáció tömegebbek és rövidebb életűek.
Az LHC által közzétett leptoquark-keresések mindegyikében feltételezik, hogy a leptoquarksok az ismert részecskéket irányító generációs szabályokat követik. A harmadik generációs leptoquark párosulhat egy tau és az alsó kvarccal. A második generációs ember egy muonnal és furcsa kvarccal párosulhat. Stb.
De Zhong azt mondta a Live Science-nek, hogy minden teljes leptoquark-vadászatnak feltételeznie kell, hogy "többgenerációs leptoquarks" kint lehet, és vadul mozoghat az első generációs elektronoktól a harmadik generációs alsó kvarkokig. Azt mondta, hallott pletykákat arról, hogy az ottani kutatók készek ilyen kutatások megkezdésére, ám a LHC-ből még kiadott tanulmányok egyike sem tükrözi ezt a lehetőségek iránti nyitottságot.
Időközben leptokvarkok lehetnek odakint, rövid ideig kapcsolva az általuk választott részecskékkel, mielőtt egy vakuban eltűnnek. Vagy talán nem. Jelenleg a leptoquark vadászat továbbra is folytatódik.
