Það eru miklu fleiri agnir, miklu fleiri

Eðlisfræðingar eru að leita að dularfullum ögnum sem þurfa að flytja upplýsingar á milli kynslóða kvarka og leptóna og bera ábyrgð á samspili þeirra. Leitin er ekki auðveld, en verðlaunin fyrir að finna leptókvarka geta verið gríðarleg.

Í nútíma eðlisfræði, á grunnstigi, er efni skipt í tvenns konar agnir. Annars vegar eru það kvarkar sem oftast tengjast og mynda róteindir og nifteindir sem aftur mynda kjarna frumeinda. Aftur á móti eru leptónar, það er allt annað sem hefur massa - frá venjulegum rafeindum til framandi múóna og tóna, til daufra, næstum ógreinanlegra nitrinóa.

Við venjulegar aðstæður haldast þessar agnir saman. Kvarkar hafa aðallega samskipti við aðra kvarkar, og leptónum með öðrum leptónum. Hins vegar grunar eðlisfræðinga að það séu fleiri agnir en meðlimir áðurnefndra ættina. Miklu meira.

Einn af þessum nýlega fyrirhuguðu nýjum flokkum agna er kallaður leptovarki. Enginn hefur nokkurn tíma fundið beinar vísbendingar um tilvist þeirra, en vísindamenn sjá nokkrar vísbendingar um að það sé mögulegt. Ef hægt væri að sanna þetta endanlega myndu leptókvarkar fylla bilið milli leptóna og kvarka með því að bindast báðum tegundum agna. Í september 2019, á vísindalega endurprentunarþjóninum ar xiv, birtu tilraunamenn sem starfa hjá Large Hadron Collider (LHC) niðurstöður nokkurra tilrauna sem miðuðu að því að staðfesta eða útiloka tilvist leptoquarks.

Þetta sagði LHC eðlisfræðingur Roman Kogler.

Hvaða frávik eru þetta? Fyrri tilraunir á LHC, í Fermilab og víðar hafa skilað undarlegum niðurstöðum - fleiri agnaframleiðsluatburðir en almenn eðlisfræði spáir fyrir um. Leptókvarkar sem rotna í uppsprettur annarra agna skömmu eftir myndun þeirra gætu skýrt þessa viðbótaratburði. Vinna eðlisfræðinganna hefur útilokað að ákveðnar tegundir leptoquarks séu til og bent á að "millistig" agnir sem myndu binda leptón við ákveðin orkustig hafi ekki enn birst í niðurstöðunum. Það er þess virði að muna að enn er breitt svið af orku til að komast í gegn.

Millikynslóðagnir

Yi-Ming Zhong, eðlisfræðingur við Boston háskóla og meðhöfundur fræðilegrar greinar í október 2017 um efnið, sem birt var í Journal of High Energy Physics sem "Leptoquark Hunter's Guide," sagði að þótt leitin að leptoquarks væri mjög áhugaverð. , það er nú samþykkt sjón ögnarinnar er of þröng.

Agnaeðlisfræðingar skipta efnisögnum ekki aðeins í leptón og kvarka, heldur í flokka sem þeir kalla „kynslóðir“. Upp og niður kvarkarnir, sem og rafeinda- og rafeindaneyfingur, eru „fyrstu kynslóðar“ kvarkar og leptónar. Önnur kynslóðin inniheldur heillaða og undarlega kvarka, svo og múon og múon neutrino. Og háir og fallegir kvarkar, tau og taon neutrinos mynda þriðju kynslóðina. Fyrsta kynslóðar agnirnar eru léttari og stöðugri, en önnur og þriðja kynslóðar agnirnar verða fyrirferðarmeiri og hafa styttri líftíma.

Vísindarannsóknir sem vísindamenn við LHC birtu benda til þess að leptoquarks hlýði kynslóðarreglum sem stjórna þekktum agnum. Þriðja kynslóð leptoquarks geta runnið saman við taon og fallegan kvarki. Hægt er að sameina aðra kynslóðina við múonið og undarlega kvarkinn. O.s.frv.

Hins vegar sagði Zhong, í viðtali við þjónustuna "Live Science", að leitin ætti að gera ráð fyrir tilvist þeirra. "Fjölkynja leptoquarks", færast frá fyrstu kynslóðar rafeindum yfir í þriðju kynslóðar kvarka. Hann bætti við að vísindamenn væru tilbúnir til að kanna þennan möguleika.

Spyrja má hvers vegna leita að leptoquarks og hvað þeir gætu þýtt. Fræðilega mjög stór. sumir vegna þess stórsameiningarkenninguna í eðlisfræði spá þeir fyrir um tilvist agna sem sameinast leptónum og kvarkum, sem kallast leptókvarkar. Þess vegna gæti uppgötvun þeirra ekki enn fundist, en þetta er án efa leiðin að heilögum gral vísindanna.