物理学者たちは、両方向に揺らぐとらえどころのない粒子を探しています。もしそれを見つければ、世界中の原子粉砕機で見つかったいくつかの奇妙な結果を説明できるでしょう。
現代の物理学では、物質はその最も基本的なレベルで2つのタイプの粒子に分けられます。一方ではクォークがあり、これらはたいてい一緒に結合して陽子と中性子を形成し、次に原子の核を構成します。一方、レプトンです。これらには、一般的な電子からよりエキゾチックなミューオンやトース、かすかな、ほとんど検出不可能なニュートリノまで、質量の他のすべてが含まれます。通常の状況下では、これらの粒子は主に同じ種類に付着します。クォークは主に他のクォークと相互作用し、レプトンは他のレプトンと相互作用します。
しかし、物理学者たちはそこにもっと粒子があると疑っています。より多く。そして、それらの提案されたクラスの粒子の1つはレプトクォークと呼ばれます。それらが存在する場合、レプトクォークはレプトンとクォークの間のギャップを埋め、両方の種類の粒子と結合します。レプトクォークの存在を示す直接的な証拠は見つかっていませんが、研究者はそれらがそこにいると疑う理由があります。 9月、Large Hadron Collider（LHC）の実験家たちは、それらの存在を証明または反証するために設計されたプレプリントジャーナルarXivでいくつかの実験の結果を発表しました。
「レプトクォークは、観測されたいくつかの異常を説明することを可能にするため、私たちの計算を拡張するための最も魅力的なアイデアの1つになりました」とLHCの物理学者、Roman Koglerは声明で述べた。
それらの異常は何ですか？ LHC、Fermilab、および他の場所での過去の実験は奇妙な結果をもたらし、粒子が作成された「イベント」が支配的な物理学理論よりも多くなった。レプトクォークは、作成後すぐに他の粒子のシャワーに分解され、それらの余分なイベントを説明する可能性があります。
レプトクォークを探すために、LHCの研究者たちは膨大な量のデータをふるいにかけます。 LHCは非常に高いエネルギーで陽子を粉砕します。そして、時間の経過とともに、これらの衝突からのデータにパターンが現れ、レプトクォークが時折、その創造的な炎に一時的に現れることを示します。
これまでのところ、新しくリリースされた論文では、特定の種類のレプトクォークのみが除外されており、レプトンを特定のエネルギーレベルでクォークに結合するレプトクォークはまだ現れていません。しかし、探求すべきエネルギーにはまだ幅広い範囲があります。
ボストン大学の物理学者であり、Journal of High Energy Physicsに掲載された「Leptoquark Hunter's Guide」というタイトルの2017年10月の理論論文の共同執筆者であるYiming Zhongは、LHCの研究者がレプトクォークを狩るのを見るのはエキサイティングですが、彼らのビジョンを考えていますマルチカップリング粒子が狭すぎます。
素粒子物理学者は、物質の粒子をレプトンやクォークだけでなく、「世代」と呼ぶカテゴリにも分類します。アップクォークとダウンクォーク、および電子と電子ニュートリノは、「第1世代」のクォークとレプトンです。第2世代には、チャームと奇妙なクォーク、ミューオンとミューニュートリノが含まれます。そして、LHCを運営している欧州核研究機構（CERN）によると、トップクォーク、ボトムクォーク、トースおよびタウニュートリノが第3世代を構成しています。第1世代の粒子は軽量で安定していますが、第2世代と第3世代の粒子はより大きく、寿命が短くなっています。
LHCによって公開されたレプトクォークの検索はすべて、レプトクォークが既知の粒子を管理する世代規則に従うことを前提としています。第3世代のレプトクォークは、タウおよびボトムクォークと結合する可能性があります。第二世代のものはミュー粒子と奇妙なクォークと結合するかもしれません。等々。
しかし、ZhongはLive Scienceに、レプトクォークの完全な狩猟は「マルチ世代のレプトクォーク」が存在する可能性があると想定する必要があると語った。彼は、そこにいる研究者たちがそのような調査を始める準備ができているという噂を聞いたが、LHCからまだリリースされた論文のどれもその可能性への開放性を反映していないと言った。
その間、レプトクォークがそこにあり、フラッシュで消える前に、それらが選択するあらゆる粒子と短時間カップリングするかもしれません。またはそうでないかもしれません。今のところ、レプトクォーク狩りはまだ続いています。
