Υπάρχουν πολλά περισσότερα σωματίδια, πολλά περισσότερα
Οι φυσικοί αναζητούν μυστηριώδη σωματίδια που πρέπει να μεταδίδουν πληροφορίες μεταξύ γενεών κουάρκ και λεπτονίων και είναι υπεύθυνα για την αλληλεπίδρασή τους. Η αναζήτηση δεν είναι εύκολη, αλλά η ανταμοιβή για την εύρεση των λεπτοκουάρκ μπορεί να είναι τεράστια.
Στη σύγχρονη φυσική, στο πιο βασικό επίπεδο, η ύλη χωρίζεται σε δύο τύπους σωματιδίων. Από τη μία πλευρά, υπάρχουν τα κουάρκ, τα οποία τις περισσότερες φορές συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν πρωτόνια και νετρόνια, τα οποία με τη σειρά τους σχηματίζουν τους πυρήνες των ατόμων. Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν τα λεπτόνια, δηλαδή ό,τι άλλο έχει μάζα - από τα συνηθισμένα ηλεκτρόνια μέχρι τα πιο εξωτικά μιόνια και τόνους, μέχρι τα εξασθενημένα, σχεδόν μη ανιχνεύσιμα νετρίνα.
Υπό κανονικές συνθήκες, αυτά τα σωματίδια παραμένουν μαζί. Τα κουάρκ αλληλεπιδρούν κυρίως με άλλα κουάρκ, και λεπτόνια με άλλα λεπτόνια. Ωστόσο, οι φυσικοί υποψιάζονται ότι υπάρχουν περισσότερα σωματίδια από τα μέλη των προαναφερθέντων φυλών. Πολύ περισσότερο.
Μία από αυτές τις νέες κατηγορίες σωματιδίων που προτάθηκαν πρόσφατα ονομάζεται Λεπτοκουάρκ. Κανείς δεν έχει βρει ποτέ άμεσες αποδείξεις της ύπαρξής τους, αλλά οι ερευνητές βλέπουν κάποια σημάδια ότι είναι δυνατό. Εάν αυτό μπορούσε να αποδειχτεί οριστικά, τα λεπτοκουάρκ θα κάλυπταν το κενό μεταξύ των λεπτονίων και των κουάρκ, δεσμεύοντας και στους δύο τύπους σωματιδίων. Τον Σεπτέμβριο του 2019, στον επιστημονικό διακομιστή επανεκτύπωσης ar xiv, οι πειραματιστές που εργάζονταν στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) δημοσίευσαν τα αποτελέσματα αρκετών πειραμάτων με στόχο την επιβεβαίωση ή τον αποκλεισμό της ύπαρξης λεπτοκουάρκ.
Αυτό δήλωσε ο φυσικός του LHC, Roman Kogler.
Ποιες είναι αυτές οι ανωμαλίες; Προηγούμενα πειράματα στο LHC, το Fermilab και αλλού έχουν αποδώσει περίεργα αποτελέσματα—περισσότερα γεγονότα σχηματισμού σωματιδίων από όσα προβλέπει η κυρίαρχη φυσική θεωρία. Τα λεπτοκουάρκ που διασπώνται σε σιντριβάνια άλλων σωματιδίων αμέσως μετά τον σχηματισμό τους θα μπορούσαν να εξηγήσουν αυτά τα πρόσθετα γεγονότα. Η εργασία των φυσικών απέκλεισε την ύπαρξη ορισμένων τύπων λεπτοκουάρκ, υποδεικνύοντας ότι τα «ενδιάμεσα» σωματίδια που θα δέσμευαν τα λεπτόνια σε συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας δεν είχαν ακόμη εμφανιστεί στα αποτελέσματα. Αξίζει να θυμηθούμε ότι υπάρχουν ακόμη μεγάλα εύρη ενέργειας για διείσδυση.
Σωματίδια μεταξύ γενεών
Ο Yi-Ming Chung, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και συν-συγγραφέας μιας θεωρητικής εργασίας τον Οκτώβριο του 2017 σχετικά με το θέμα που δημοσιεύτηκε στο Journal of High Energy Physics ως "The Leptoquark Hunter's Guide", είπε ότι ενώ η αναζήτηση για leptoquarks είναι εξαιρετικά ενδιαφέρουσα, αυτό τώρα γίνεται αποδεκτό Η όραση των σωματιδίων είναι πολύ στενή.
Οι φυσικοί των σωματιδίων χωρίζουν τα σωματίδια της ύλης όχι μόνο σε λεπτόνια και κουάρκ, αλλά και σε κατηγορίες που ονομάζουν «γενιές». Τα άνω και κάτω κουάρκ, καθώς και το νετρίνο ηλεκτρονίων και ηλεκτρονίων, είναι κουάρκ και λεπτόνια «πρώτης γενιάς». Η δεύτερη γενιά περιλαμβάνει γοητεία και παράξενα κουάρκ, καθώς και μιόνια και νετρίνα μιονίων. Και τα ψηλά και όμορφα κουάρκ, τα νετρίνα tau και taon αποτελούν την τρίτη γενιά. Τα σωματίδια πρώτης γενιάς είναι ελαφρύτερα και πιο σταθερά, ενώ τα σωματίδια δεύτερης και τρίτης γενιάς γίνονται όλο και πιο ογκώδη και έχουν όλο και μικρότερη διάρκεια ζωής.
Επιστημονική έρευνα που δημοσιεύτηκε από επιστήμονες του LHC υποδηλώνει ότι τα λεπτοκουάρκ υπακούουν στους κανόνες παραγωγής που διέπουν τα γνωστά σωματίδια. Τα λεπτοκουάρκ τρίτης γενιάς μπορούν να συγχωνευθούν με το τάον και το κουάρκ ομορφιάς. Η δεύτερη γενιά μπορεί να συνδυαστεί με το μιόνιο και το παράξενο κουάρκ. Και ούτω καθεξής.
Ωστόσο, ο Zhong, σε συνέντευξή του στην υπηρεσία Live Science, είπε ότι η αναζήτηση θα πρέπει να υποθέσει την ύπαρξή τους. "Λεπτοκουάρκ πολλαπλής γενιάς", μετακινούμενοι από ηλεκτρόνια πρώτης γενιάς σε κουάρκ τρίτης γενιάς. Πρόσθεσε ότι οι επιστήμονες είναι έτοιμοι να διερευνήσουν αυτή την πιθανότητα.
Θα μπορούσε κανείς να ρωτήσει γιατί να ψάξετε για leptoquuarks και τι μπορεί να σημαίνουν. Θεωρητικά πολύ μεγάλο. Κάποιοι γιατί μεγάλη ενοποιημένη θεωρία στη φυσική, προβλέπουν την ύπαρξη σωματιδίων που συνδυάζονται με λεπτόνια και κουάρκ, που ονομάζονται λεπτοκουάρκ. Επομένως, η ανακάλυψή τους μπορεί να μην έχει βρεθεί ακόμη, αλλά είναι αναμφίβολα ο δρόμος προς το Άγιο Δισκοπότηρο της επιστήμης.
