Fyzici hledají nepolapitelnou částici, která se houpe oběma směry, a pokud ji najdou, může vysvětlit několik bizarních výsledků nalezených u atomových rozbíječů po celém světě.
V moderní fyzice je hmota rozdělena na své nejzákladnější úrovni na dva typy částic: Na jedné straně jsou kvarky, které se nejčastěji váží dohromady, aby vytvořily protony a neutrony, které zase tvoří jádra atomů. Na druhé straně jsou leptony. Patří sem vše s hmotností - od běžných elektronů k exotičtějším mionům a tausům, až po slabé, téměř nezjistitelné neutriny. Za normálních okolností se tyto částice drží hlavně svého druhu; kvarky primárně interagují s jinými kvarky a leptony s jinými leptony.
Fyzici však mají podezření, že tam venku je více částic. Mnohem více. A jedna z těchto navrhovaných tříd částic se nazývá leptoquark. Pokud existují, leptoquark by překlenul propast mezi leptony a kvarky, spojil by se s oběma druhy částic. Nikdo nikdy nenašel přímý důkaz existence leptoquarků, ale vědci mají důvod se domnívat, že jsou tam venku. V září experti z Large Hadron Collider (LHC) publikovali výsledky několika experimentů v předtištěném časopise arXiv, jejichž cílem je buď dokázat nebo vyvrátit jejich existenci.
„Leptoquark se stal jedním z nejvíce dráždivých nápadů pro rozšíření našich výpočtů, protože umožňují vysvětlit několik pozorovaných anomálií,“ uvedl Roman Kogler, fyzik na LHC.
Co jsou to za anomálie? Předchozí experimenty na LHC, Fermilab a jinde odhalily podivné výsledky, s více „událostmi“, kdy byly částice vytvořeny, než předpokládaly dominantní fyzikální teorie. Leptoquark, který by se brzy po jejich vytvoření rozpadl na sprchy dalších částic, by mohl tyto zvláštní události vysvětlit.
Aby lovili leptoquark, vědci na LHC si prohledávají obrovské množství dat. LHC rozbije společně protony při extrémně vysokých energiích a v údajích z těchto kolizí se objeví naděje, která v čase odhalí, že leptoquark se občas objeví v tomto tvůrčím ohni.
Doposud nově vydané papíry pouze vyloučily určité druhy leptoquarků, což ukazuje, že leptoquark, který by vázal leptony na kvarky na určitých úrovních energie - se dosud neobjevil. Stále je však třeba prozkoumat širokou škálu energie.
Yiming Zhong, fyzik na Bostonské univerzitě a spoluautor autorů teoretické práce z října 2017 zveřejněné v časopise The Journal of High Energy Physics s názvem Průvodce lovcem leptoquarků, řekl, že zatímco je vzrušující vidět vědce LHC lovit leptoquark, myslí si svou vizi částice vícenásobného připojení je příliš úzká.
Fyzici částic rozdělují částice hmoty nejen na leptony a kvarky, ale také na kategorie, které nazývají „generace“. Kvarky nahoru a dolů, jakož i elektrony a neutrony elektronů, jsou kvarky a leptony „první generace“. Druhá generace zahrnuje kouzla a podivné kvarky, stejně jako miony a mionová neutrina. A top kvarky, dolní kvarky, tausové a tau neutrina tvoří třetí generaci, podle CERN, Evropské organizace pro jaderný výzkum, která provozuje LHC. Částice první generace jsou lehčí a stabilnější, zatímco druhá a třetí generace jsou masivnější a kratší.
Prohledávání leptoquark zveřejněné LHC předpokládají, že leptoquark dodržuje generační pravidla, kterými se řídí známé částice. Leptoquark třetí generace by se mohl spojit s tau a spodním kvarkem. Druhá generace by se mohla spojit s mionem a podivným kvarkem. A tak dále.
Ale Zhong řekl Live Science, že jakýkoli úplný hon na leptoquark musí předpokládat, že tam může být „multigenerační leptoquark“, divoce se houpající snad od elektronů první generace ke spodním kvarkům třetí generace. Řekl, že slyšel zvěsti, že vědci jsou připraveni zahájit takové pátrání, ale že žádný z článků dosud vydaných z LHC neodráží tuto otevřenost vůči možnosti.
Mezitím by tam mohly být leptoquarky, které by se krátce spojily s částicemi, které si vyberou, než zmizí v záblesku. Nebo nemusí. Prozatím je hon na leptoquark stále zapnutý.
