Es gibt noch viel mehr Teilchen, viel mehr
Physiker suchen nach mysteriösen Teilchen, die Informationen zwischen Generationen von Quarks und Leptonen übertragen müssen und für deren Wechselwirkung verantwortlich sind. Die Suche ist nicht einfach, aber die Belohnung für das Finden von Leptoquarks kann enorm sein.
In der modernen Physik wird Materie auf der grundlegendsten Ebene in zwei Arten von Teilchen unterteilt. Auf der einen Seite gibt es Quarks, die sich meist zu Protonen und Neutronen verbinden, die wiederum die Atomkerne bilden. Auf der anderen Seite gibt es Leptonen, also alles andere, was Masse hat – von gewöhnlichen Elektronen über die exotischeren Myonen und Töne bis hin zu schwachen, kaum nachweisbaren Neutrinos.
Unter normalen Bedingungen bleiben diese Partikel zusammen. Quarks interagieren hauptsächlich mit anderen Quarks, und Leptonen mit anderen Leptonen. Allerdings vermuten Physiker, dass es mehr Teilchen gibt als Mitglieder der oben genannten Clans. Viel mehr.
Eine dieser kürzlich vorgeschlagenen neuen Teilchenklassen heißt Leptoquarks. Niemand hat jemals direkte Beweise für ihre Existenz gefunden, aber Forscher sehen einige Anzeichen dafür, dass dies möglich ist. Wenn dies schlüssig bewiesen werden könnte, würden Leptoquarks die Lücke zwischen Leptonen und Quarks füllen und an beide Arten von Teilchen binden. Im September 2019 veröffentlichten Experimentatoren des Large Hadron Collider (LHC) auf dem wissenschaftlichen Reprint-Server ar xiv die Ergebnisse mehrerer Experimente, die darauf abzielten, die Existenz von Leptoquarks zu bestätigen oder auszuschließen.
Dies erklärte der LHC-Physiker Roman Kogler.
Was sind diese Anomalien? Frühere Experimente am LHC, im Fermilab und anderswo haben zu seltsamen Ergebnissen geführt – mehr Teilchenbildungsereignisse, als die gängige physikalische Theorie vorhersagt. Leptoquarks, die kurz nach ihrer Entstehung in Fontänen anderer Teilchen zerfallen, könnten diese zusätzlichen Ereignisse erklären. Die Arbeit der Physiker schloss die Existenz bestimmter Arten von Leptoquarks aus, was darauf hindeutet, dass die „mittleren“ Teilchen, die Leptonen an bestimmte Energieniveaus binden würden, in den Ergebnissen noch nicht aufgetaucht waren. Es sei daran erinnert, dass es immer noch große Energiebereiche gibt, die es zu durchdringen gilt.
Generationenübergreifende Partikel
Yi-Ming Zhong – ein Physiker an der Boston University und Mitautor einer theoretischen Arbeit zu diesem Thema vom Oktober 2017, die im Journal of High Energy Physics als „The Leptoquark Hunter's Guide“ veröffentlicht wurde – sagte, dass die Suche nach Leptoquarks zwar äußerst interessant sei, Dies wird nun akzeptiert Die Teilchensicht ist zu eng.
Teilchenphysiker unterteilen Materieteilchen nicht nur in Leptonen und Quarks, sondern auch in Kategorien, die sie „Generationen“ nennen. Up- und Down-Quarks sowie das Elektron und das Elektron-Neutrino sind Quarks und Leptonen der „ersten Generation“. Zur zweiten Generation gehören Charm- und Strange-Quarks sowie Myonen und Myon-Neutrinos. Und große und schöne Quarks, Tau- und Taon-Neutrinos bilden die dritte Generation. Die Partikel der ersten Generation sind leichter und stabiler, während die Partikel der zweiten und dritten Generation immer voluminöser werden und eine immer kürzere Lebensdauer haben.
Von Wissenschaftlern am LHC veröffentlichte wissenschaftliche Untersuchungen legen nahe, dass Leptoquarks den Erzeugungsregeln unterliegen, die für bekannte Teilchen gelten. Leptoquarks der dritten Generation können mit dem Thaon- und dem Beauty-Quark verschmelzen. Die zweite Generation lässt sich mit dem Myon und dem Strange Quark kombinieren. Usw.
Allerdings sagte Zhong in einem Interview mit dem Live-Science-Dienst, dass die Suche von ihrer Existenz ausgehen sollte. „Mehrgenerationen-Leptoquarks“, Übergang von Elektronen der ersten Generation zu Quarks der dritten Generation. Er fügte hinzu, dass Wissenschaftler bereit seien, diese Möglichkeit zu untersuchen.
Man könnte sich fragen, warum nach Leptoquarks gesucht wird und was sie bedeuten könnten. Theoretisch sehr groß. Einige, weil große einheitliche Theorie In der Physik sagen sie die Existenz von Teilchen voraus, die sich mit Leptonen und Quarks verbinden, sogenannten Leptoquarks. Daher ist ihre Entdeckung vielleicht noch nicht gefunden, aber sie ist zweifellos der Weg zum Heiligen Gral der Wissenschaft.
