Füüsikud jahtivad tabamatu osakese järele, mis kõigub mõlemat pidi, ja kui nad selle leiavad, võib see seletada mitmeid veidraid tulemusi, mis on leitud aatomipurustajatelt kogu maailmas.
Kaasaegses füüsikas jaguneb mateeria kõige põhilisel tasemel kahte tüüpi osakesteks: ühelt poolt on kvargid, mis seovad enamasti kokku prootoneid ja neutroneid, mis omakorda moodustavad aatomite tuuma. Teiselt poolt on leptonid. Nende hulka kuulub kõik muu mass - alates tavalistest elektronidest kuni eksootilisemate kuunide ja tausideni kuni nõrkade, peaaegu tuvastamatute neutriinoniteni. Tavaolukorras jäävad need osakesed enamasti omasuguste külge; kvargid suhtlevad peamiselt teiste kvarkidega ja leptonid teiste leptonitega.
Kuid füüsikud kahtlustavad, et seal on rohkem osakesi. Palju muud. Ja ühte neist pakutud osakeste klassidest nimetatakse leptoquarkiks. Kui need on olemas, ületaks leptoquarks lõhe leptonite ja kvarkide vahel, ühendades need mõlemat tüüpi osakestega. Keegi pole kunagi otsest tõendusmaterjali leptoquarks olemasolu kohta leidnud, kuid teadlastel on põhjust arvata, et nad on seal väljas. Septembris avaldasid Suure Hadroni Collideri (LHC) eksperimenteerijad eeltrükiajakirjas arXiv mitme eksperimendi tulemused, mille eesmärk oli nende olemasolu tõestada või ümber lükata.
"Leptoquarksidest on saanud üks kõige kiuslikumaid ideid meie arvutuste laiendamiseks, kuna need võimaldavad selgitada mitmeid täheldatud kõrvalekaldeid," ütles LHC füüsik Roman Kogler oma avalduses.
Mis need anomaaliad on? Varasemad katsed LHC-s, Fermilabis ja mujal on andnud kummalisi tulemusi - rohkem "sündmusi", kus tekitati osakesi, kui domineerivad füüsikateooriad ennustasid. Leptoquarks, mis laguneb varsti pärast nende loomist teiste osakeste dušiteks, võib neid lisaüritusi selgitada.
Leptokarki jahtimiseks sõelusid LHC teadlased läbi tohutu hulga andmeid. LHC purustab prootoneid ülikõrgetel energiatel ja lootus, et aja jooksul ilmnevad sellised kokkupõrked, mis näitavad, et aeg-ajalt esinevad leptoquarksid selles loomingulises lõhes lühidalt.
Siiani on värskelt ilmunud paberid välistanud ainult teatud tüüpi leptokvaare, mis näitavad, et leptoquarks, mis seovad leptonid kvarkidega teatud energiatasandil, pole veel tekkinud. Kuid uurimiseks on ikka veel lai hulk energiaallikaid.
Bostoni ülikooli füüsik Yiming Zhong, 2017. aasta oktoobri teoreetilise raamatu kaasautor, mis avaldati ajakirjas The Journal of High Energy Physics pealkirjaga Leptoquarki jahimehe juhend, ütles, et kuigi põnev on näha LHC teadlasi jahtimas lepitokarke, arvab ta, et nende visioon multisidestav osake on liiga kitsas.
Osakestefüüsikud ei jaota aineosakesi mitte ainult leptoniteks ja kvarkideks, vaid ka kategooriateks, mida nad nimetavad "põlvkondadeks". Üles ja alla kvarkid, nagu ka elektron ja elektronneutriino, on "esimese põlvkonna" kvargid ja leptonid. Teises põlvkonnas on võlu ja kummalisi kvarke, aga ka müone ja müoni neutriinoid. Ja LHC haldava Euroopa tuumauuringute organisatsiooni CERN andmetel moodustavad tippkvargid, alumine kvargid, taus ja tau neutriinod kolmanda põlvkonna. Esimese põlvkonna osakesed on kergemad ja stabiilsemad, samas kui teine ja kolmas põlvkond on massiivsemad ja lühema elueaga.
LHC avaldatud leptoquarki otsingud eeldavad, et leptoquarks järgib tuntud osakesi reguleerivaid põlvkonnareegleid. Kolmanda põlvkonna leptoquark võib olla seotud tau ja põhjakvarkaga. Teise põlvkonna inimesel võib olla koonu ja kummalise kvargiga paar. Ja nii edasi.
Kuid Zhong ütles Live Science'ile, et igasugune täielik leptoquarki jaht peab eeldama, et seal võivad toimuda mitme põlvkonna leptoquarksid, liikudes metsikult ehk esimese põlvkonna elektronidest kolmanda põlvkonna põhjakvarkideni. Ta ütles, et on kuulnud kuulujutte, et sealsed teadlased on valmis sellist otsingut alustama, kuid ükski LHC-st veel avaldatud paber ei kajasta seda avatust võimalusele.
Vahepeal võivad leptoquarksid seal väljas olla, ühendades enne välguga kadumist korraks nende valitud osakestega. Või ei pruugi. Praegu on leptoquarki jaht alles.
