Pakar fizikal sedang memburu zarah yang sukar difahami yang mengayuh kedua-dua cara, dan jika mereka mendapatinya, ia dapat menerangkan beberapa hasil yang aneh yang terdapat di perisai atom di seluruh dunia.
Dalam fizik moden, materi dibahagikan pada tahap paling asasnya kepada dua jenis zarah: Di satu pihak ialah kuark, yang paling sering diikat bersama untuk membentuk proton dan neutron, yang seterusnya membentuk inti atom. Sebaliknya leptons. Ini termasuk semua yang lain dengan jisim - dari elektron biasa ke mu-mu yang lebih eksotik dan taus, menjadi lemah, neutrinos yang hampir tidak dapat dikesan. Dalam keadaan biasa, zarah-zarah ini terutamanya berpegang kepada jenis mereka sendiri; quarks terutamanya berinteraksi dengan kuark lain, dan lepton dengan lepton lain.
Tetapi ahli fizik mengesyaki terdapat lebih banyak zarah di luar sana. Lebih banyak lagi. Dan salah satu kelas zarah yang dicadangkan ini disebut leptoquark. Jika mereka wujud, leptoquarks akan menjembatani jurang antara leptons dan quark, gandingan dengan kedua-dua jenis zarah. Tiada siapa yang pernah menemui bukti langsung untuk kewujudan leptoquarks, tetapi penyelidik mempunyai sebab untuk mengesyaki mereka di luar sana. Pada bulan September, para eksperimen di Large Hadron Collider (LHC) menerbitkan hasil beberapa eksperimen dalam jurnal preprint arXiv yang direka untuk membuktikan atau membuktikan kewujudannya.
"Leptoquarks telah menjadi salah satu idea yang paling menggembirakan untuk memperluaskan pengiraan kami, kerana ia memungkinkan untuk menerangkan beberapa anomali yang diperhatikan," kata Roman Kogler, seorang ahli fizik di LHC, dalam satu kenyataan.
Hanya apa itu anomali? Eksperimen lalu di LHC, Fermilab, dan di tempat lain telah menghasilkan hasil yang aneh, dengan lebih banyak "peristiwa" di mana zarah dibuat daripada teori fizik dominan yang diramalkan. Leptoquarks, yang akan memecah masuk ke bilik mandi zarah lain sejurus selepas penciptaan mereka, mungkin menerangkan peristiwa-peristiwa tambahan itu.
Untuk memburu leptoquark, para penyelidik di LHC mengamalkan jumlah data yang besar. LHC menghancurkan bersama-sama proton pada tenaga yang sangat tinggi, dan harapannya adalah melalui pola masa yang akan muncul dalam data dari perlanggaran yang akan menunjukkan bahawa leptoquarks sesekali, sebentar muncul dalam kebakaran kreatif.
Setakat ini, kertas yang baru dikeluarkan hanya menolak beberapa jenis leptoquarks, yang menunjukkan bahawa leptoquarks yang akan mengikat lepton kepada quark pada tahap tenaga tertentu - masih belum muncul. Tetapi masih terdapat pelbagai tenaga untuk diterokai.
Yiming Zhong, seorang ahli fizik di Boston University dan pengarang bersama peneraju teori teoritis Oktober 2017 yang diterbitkan dalam The Journal of Physics Energi Tinggi yang bertajuk The Leptoquark Hunter's Guide, mengatakan bahawa walaupun ia menarik untuk melihat penyelidik LHC memburu leptoquarks, dia berfikir visi mereka zarah multicoupling terlalu sempit.
Fizik zarah membahagikan zarah-zarah materi bukan sahaja kepada leptons dan kuark tetapi juga dalam kategori yang mereka panggil "generasi." Kuark atas dan ke bawah, serta neutrino elektron dan elektron, adalah "quark generasi pertama" dan lepton. Generasi kedua termasuk kuark aneh dan aneh, serta muons dan muon neutrino. Dan kuark teratas, kuark bawah, taus dan tau neutrinos membentuk generasi ketiga, menurut CERN, Organisasi Penyelidikan Nuklear Eropah, yang mengendalikan LHC. Zarah generasi pertama lebih ringan dan lebih stabil, sedangkan generasi kedua dan ketiga lebih besar dan lebih pendek.
Carian leptoquark yang diterbitkan oleh LHC semuanya menganggap bahawa leptoquarks mengikuti peraturan generasi yang mengawal zarah-zarah yang diketahui. Leptoquark generasi ketiga mungkin berkahwin dengan tau dan kuar bawah. Seorang generasi kedua mungkin berkahwin dengan muon dan quark aneh. Dan sebagainya.
Tetapi Zhong memberitahu Live Science bahawa apa-apa perburuan leptoquark yang lengkap harus menganggap "leptoquarks multigenerasi" boleh berada di luar sana, berayun mungkin dari elektron generasi pertama ke quark bawah generasi ketiga. Beliau berkata dia pernah mendengar khabar angin bahawa penyelidik di luar sana sudah bersedia untuk memulakan pencarian sedemikian, tetapi tiada satu pun kertas yang dikeluarkan dari LHC itu menunjukkan bahawa keterbukaan kemungkinan.
Dalam masa yang sama, leptoquarks mungkin di luar sana, gandingan dengan ringkas dengan mana-mana zarah yang mereka pilih sebelum hilang dalam kilat. Atau mereka mungkin tidak. Buat masa ini, memburu leptoquark masih aktif.
