Er zijn veel meer deeltjes, veel meer
Natuurkundigen zijn op zoek naar mysterieuze deeltjes die informatie moeten overbrengen tussen generaties quarks en leptonen en verantwoordelijk zijn voor hun interactie. Het zoeken is niet eenvoudig, maar de beloningen voor het vinden van leptoquarks kunnen enorm zijn.
In de moderne natuurkunde is materie op het meest basale niveau verdeeld in twee soorten deeltjes. Aan de ene kant zijn er quarks, die meestal aan elkaar binden om protonen en neutronen te vormen, die op hun beurt de kernen van atomen vormen. Aan de andere kant zijn er leptonen, dat wil zeggen al het andere dat massa heeft - van gewone elektronen tot meer exotische muonen en tonen, tot zwakke, bijna niet-detecteerbare neutrino's.
Onder normale omstandigheden blijven deze deeltjes bij elkaar. Quarks hebben voornamelijk interactie met andere quarks, en leptonen met andere leptonen. Natuurkundigen vermoeden echter dat er meer deeltjes zijn dan de leden van de eerder genoemde clans. Veel meer.
Een van deze recentelijk voorgestelde nieuwe klassen van deeltjes heet leptovarki. Niemand heeft ooit direct bewijs van hun bestaan gevonden, maar onderzoekers zien enkele aanwijzingen dat het mogelijk is. Als dit definitief zou kunnen worden bewezen, zouden leptoquarks de kloof tussen leptonen en quarks opvullen door zich aan beide soorten deeltjes te binden. In september 2019 publiceerden onderzoekers van de Large Hadron Collider (LHC) op de wetenschappelijke herdrukserver ar xiv de resultaten van verschillende experimenten die erop gericht waren het bestaan van leptoquarks te bevestigen of uit te sluiten.
Dit werd verklaard door LHC-natuurkundige Roman Kogler.
Wat zijn deze anomalieën? Eerdere experimenten bij de LHC, bij Fermilab en elders hebben vreemde resultaten opgeleverd - meer deeltjesproductiegebeurtenissen dan de reguliere fysica voorspelt. Leptoquarks die kort na hun vorming in fonteinen van andere deeltjes vervallen, zouden deze aanvullende gebeurtenissen kunnen verklaren. Het werk van de natuurkundigen heeft het bestaan van bepaalde soorten leptoquarks uitgesloten, erop wijzend dat "tussenliggende" deeltjes die leptonen aan bepaalde energieniveaus zouden binden, nog niet in de resultaten zijn verschenen. Het is de moeite waard om te onthouden dat er nog steeds een breed scala aan energie is om door te dringen.
Intergenerationele deeltjes
Yi-Ming Zhong, een natuurkundige aan de Boston University en co-auteur van een theoretisch artikel van oktober 2017 over dit onderwerp, gepubliceerd in het Journal of High Energy Physics als "The Leptoquark Hunter's Guide", zei dat hoewel het zoeken naar leptoquarks buitengewoon interessant is , het is nu geaccepteerd het zicht van het deeltje is te smal.
Deeltjesfysici verdelen materiedeeltjes niet alleen in leptonen en quarks, maar ook in categorieën die ze 'generaties' noemen. De up- en down-quarks, evenals het elektron en elektronenneutrino, zijn quarks en leptonen van de "eerste generatie". De tweede generatie omvat gecharmeerde en vreemde quarks, evenals muonen en muon-neutrino's. En lange en mooie quarks, tau- en taon-neutrino's vormen de derde generatie. De deeltjes van de eerste generatie zijn lichter en stabieler, terwijl de deeltjes van de tweede en derde generatie steeds omvangrijker worden en een kortere levensduur hebben.
Wetenschappelijke studies gepubliceerd door wetenschappers van de LHC suggereren dat leptoquarks zich houden aan de generatieregels die van toepassing zijn op bekende deeltjes. Leptoquarks van de derde generatie kunnen fuseren met een taon en een mooie quark. De tweede generatie kan worden gecombineerd met het muon en de vreemde quark. Enzovoort.
Zhong zei echter in een interview met de dienst "Live Science" dat de zoekopdracht hun bestaan moet aannemen. "Multigenerationele leptoquarks", overgaand van elektronen van de eerste generatie naar quarks van de derde generatie. Hij voegde eraan toe dat wetenschappers klaar zijn om deze mogelijkheid te onderzoeken.
Je zou je kunnen afvragen waarom je naar leptoquarks moet zoeken en wat ze kunnen betekenen. Theoretisch erg groot. sommige omdat grote eenmakingstheorie in de natuurkunde voorspellen ze het bestaan van deeltjes die combineren met leptonen en quarks, die leptoquarks worden genoemd. Daarom is hun ontdekking misschien nog niet gevonden, maar dit is ongetwijfeld de weg naar de heilige graal van de wetenschap.
