Есть еще много частиц, намного больше
Физики ищут загадочные частицы, которые должны передавать информацию между поколениями кварков и лептонов и ответственны за их взаимодействие. Поиск непрост, но награда за нахождение лептокварков может быть огромной.
В современной физике на самом базовом уровне материя делится на два вида частиц. С одной стороны, есть кварки, которые чаще всего связываются вместе, образуя протоны и нейтроны, которые, в свою очередь, образуют ядра атомов. С другой стороны, есть лептоны, то есть все остальное, что имеет массу — от обычных электронов до более экзотических мюонов и тонов, до слабых, почти не поддающихся обнаружению нейтрино.
В нормальных условиях эти частицы остаются вместе. Кварки взаимодействуют в основном с другими кварками, и лептоны с другими лептонами. Однако физики подозревают, что частиц больше, чем членов вышеупомянутых кланов. Гораздо более.
Один из этих недавно предложенных новых классов частиц называется лептокварки. Никто никогда не находил прямых доказательств их существования, но исследователи видят некоторые признаки того, что это возможно. Если бы это можно было доказать окончательно, лептокварки заполнили бы пробел между лептонами и кварками, связываясь с обоими типами частиц. В сентябре 2019 года на сервере научных репринтов ar xiv экспериментаторы, работающие на Большом адронном коллайдере (БАК), опубликовали результаты нескольких экспериментов, направленных на подтверждение или исключение существования лептокварков.
Об этом заявил физик БАК Роман Коглер.
Что это за аномалии? Более ранние эксперименты на БАК, в Фермилабе и в других местах дали странные результаты — больше событий образования частиц, чем предсказывает господствующая физическая теория. Лептокварки, распадающиеся на фонтаны других частиц вскоре после своего образования, могли бы объяснить эти дополнительные события. Работа физиков исключила существование определенных типов лептокварков, указывая на то, что «промежуточные» частицы, которые связывали бы лептоны с определенными энергетическими уровнями, еще не появились в результатах. Стоит помнить, что существуют еще широкие диапазоны энергии для проникновения.
Межпоколенческие частицы
Йи-Минг Чжун — физик из Бостонского университета и соавтор теоретической публикации от октября 2017 года на эту тему, опубликованной в «Журнале физики высоких энергий» как «Руководство охотника за лептокварками», — сказал, что, хотя поиск для лептокварков это чрезвычайно интересно, это сейчас принимается зрение частицы слишком узкое.
Физики элементарных частиц делят частицы материи не только на лептоны и кварки, но и на категории, которые они называют «поколениями». Верхние и нижние кварки, а также электрон и электронное нейтрино являются кварками и лептонами «первого поколения». Второе поколение включает очарованные и странные кварки, а также мюоны и мюонные нейтрино. А высокие и красивые кварки, тау- и таон-нейтрино составляют третье поколение. Частицы первого поколения легче и стабильнее, в то время как частицы второго и третьего поколения становятся все более объемными и имеют все более короткий срок службы.
Научные исследования, опубликованные учеными на БАК, предполагают, что лептокварки подчиняются правилам генерации, которые управляют известными частицами. Лептокварки третьего поколения могут сливаться с таоном и красивым кварком. Второе поколение можно объединить с мюоном и странным кварком. И так далее.
Однако Чжун в интервью сервису «Живая наука» заявил, что поиск должен предполагать их существование. «Мультигенерационные лептокварки», переходя от электронов первого поколения к кваркам третьего поколения. Он добавил, что ученые готовы исследовать эту возможность.
Можно спросить, зачем искать лептокварки и что они могут означать. Теоретически очень большой. Некоторые потому что теории великого объединения в физике они предсказывают существование частиц, которые соединяются с лептонами и кварками, которые называются лептокварками. Поэтому их открытие, возможно, еще не найдено, но это, несомненно, путь к Святому Граалю науки.
