يبحث الفيزيائيون عن جسيم بعيد المنال يتأرجح في كلا الاتجاهين ، وإذا وجدوا ذلك ، يمكن أن يفسر العديد من النتائج الغريبة التي تم العثور عليها في محطمات الذرة حول العالم.
في الفيزياء الحديثة ، تنقسم المادة في أبسط مستوياتها إلى نوعين من الجسيمات: من ناحية ، هناك الكواركات ، التي ترتبط في معظم الأحيان معًا لتشكيل البروتونات والنيوترونات ، والتي تشكل بدورها نوى الذرات. من ناحية أخرى هي اللبتونات. يشمل ذلك كل شيء آخر مع الكتلة - من الإلكترونات الشائعة إلى الميونات والغريبة الأكثر غرابة ، إلى النيوترينوهات الباهتة التي لا يمكن اكتشافها تقريبًا. في ظل الظروف العادية ، تلتصق هذه الجسيمات بشكل رئيسي من نوعها. تتفاعل الكواركات بشكل أساسي مع الكواركات الأخرى ، واللبتونات مع اللبتونات الأخرى.
لكن الفيزيائيين يشكون في وجود المزيد من الجسيمات. أكثر بكثير. واحدة من تلك الفئات المقترحة من الجسيمات تسمى leptoquark. إذا كانت موجودة ، فإن leptoquarks ستعمل على سد الفجوة بين اللبتونات والكواركات ، مقترنة بكلا النوعين من الجسيمات. لم يعثر أحد على أدلة مباشرة على وجود leptoquarks ، ولكن لدى الباحثين سبب للشك في وجودهم هناك. في سبتمبر ، نشر التجريبيون في مصادم الهادرون الكبير (LHC) نتائج العديد من التجارب في مجلة arXiv المعدة مسبقًا لإثبات وجودها أو دحضها.
وقال الفيزيائي في LHC رومان كوجلر في بيان: "أصبحت Leptoquarks واحدة من أكثر الأفكار المحيرة لتوسيع حساباتنا ، لأنها تجعل من الممكن تفسير العديد من الحالات الشاذة الملحوظة".
ما هي تلك الشذوذ؟ أظهرت التجارب السابقة في LHC و Fermilab وأماكن أخرى نتائج غريبة ، مع وجود "أحداث" أكثر حيث تم إنشاء الجسيمات أكثر مما توقعته نظريات الفيزياء السائدة. قد يفسر Leptoquarks ، الذي ينقسم إلى زخات من جسيمات أخرى بعد وقت قصير من إنشائها ، تلك الأحداث الإضافية.
لمطاردة leptoquark ، يقوم الباحثون في LHC بالبحث عن كميات ضخمة من البيانات. تحطم LHC البروتونات معًا في طاقات عالية للغاية ، والأمل هو أنه مع مرور الوقت ستظهر أنماط في البيانات من تلك التصادمات التي من شأنها أن تظهر أن leptoquarks تظهر أحيانًا لفترة وجيزة في تلك النيران الإبداعية.
حتى الآن ، استبعدت الأوراق التي تم إصدارها مؤخرًا فقط أنواعًا معينة من leptoquarks ، مما يدل على أن leptoquarks التي من شأنها أن تربط اللبونات بالكواركات عند مستويات طاقة معينة - لم تظهر بعد. ولكن لا تزال هناك نطاقات واسعة من الطاقة لاستكشافها.
قال Yiming Zhong ، الفيزيائي في جامعة بوسطن والمؤلف الرئيسي المشارك لبحث نظري في أكتوبر 2017 نُشر في مجلة فيزياء الطاقة العالية بعنوان The Leptoquark Hunter's Guide ، أنه من المثير رؤية باحثين LHC يصطادون leptoquarks ، إلا أنه يعتقد أن رؤيتهم لـ الجسيمات متعددة الاقتران ضيقة للغاية.
يقسم علماء الجسيمات جزيئات المادة ليس فقط إلى اللبتونات والكواركات ولكن أيضًا إلى الفئات التي يسمونها "الأجيال". الكواركات العلوية والسفلية ، وكذلك الإلكترون والنيوترينو الإلكتروني ، هي كواركات ولبتونات "الجيل الأول". الجيل الثاني يتضمن كواركات غريبة وساحرة ، بالإضافة إلى الميونات والنيوترونات الميونية. ووفقًا لـ CERN ، المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية ، التي تدير LHC ، فإن الكواركات العلوية ، الكواركات السفلية ، تاوس وتا نيوترينو تشكل الجيل الثالث. جزيئات الجيل الأول أخف وزنا وأكثر استقرارا ، في حين أن الجيل الثاني والثالث أكثر كتلة وأقصر عمرا.
تفترض عمليات بحث leptoquark التي نشرتها LHC أن leptoquarks تتبع قواعد الأجيال التي تحكم الجسيمات المعروفة. قد يقترن leptoquark من الجيل الثالث مع تاو وكوارك سفلي. قد يقترن الجيل الثاني بميون وكوارك غريب. وهكذا.
لكن زونج قال لـ Live Science إن أي عملية بحث كاملة عن اللبتوكوارك يجب أن تفترض أن "اللبنات المتعددة الأجيال" يمكن أن تكون موجودة ، وربما تتأرجح بشكل كبير من إلكترونات الجيل الأول إلى الكواركات السفلية من الجيل الثالث. وقال إنه سمع شائعات بأن الباحثين على استعداد لبدء مثل هذا البحث ، ولكن لا توجد أي من الأوراق التي تم نشرها بعد من LHC تعكس هذا الانفتاح على الاحتمال.
في هذه الأثناء ، قد تكون leptoquarks موجودة ، مقترنة لفترة وجيزة بأي جزيئات تختارها قبل أن تختفي في ومضة. أو ربما لم يفعلوا ذلك. في الوقت الحالي ، لا يزال البحث عن leptoquark مستمرًا.
