Forskere sætter nye grænser for massen af ​​leptoquarks

På det mest grundlæggende niveau, stof består af to typer partikler:leptoner, såsom elektronen, og kvarker, som kombineres for at danne protoner, neutroner og andre sammensatte partikler. Under standardmodellen for partikelfysik, både leptoner og kvarker falder i tre generationer med stigende masse. Ellers, de to slags partikler er forskellige. Men nogle teorier, der udvider standardmodellen, forudsiger eksistensen af ​​nye partikler kaldet leptoquarks, der ville forene kvarker og leptoner ved at interagere med begge.

I et nyt papir, CMS-samarbejdet rapporterer resultaterne af deres seneste søgning efter leptoquarks, der ville interagere med tredjegenerationskvarker og leptoner (top- og bundkvarker, tau lepton og tau neutrino). Sådanne tredjegenerations leptoquarks er en mulig forklaring på en række spændinger med standardmodellen (eller "anomalier"), som er blevet set i visse transformationer af partikler kaldet B mesoner, men som endnu ikke er blevet bekræftet. Der er derfor en yderligere grund til at jage disse hypotetiske partikler.

CMS-holdet ledte efter tredje generation af leptoquarks i en dataprøve af proton-proton-kollisioner, der blev produceret af Large Hadron Collider (LHC) ved en energi på 13 TeV og blev registreret af CMS-eksperimentet mellem 2016 og 2018. Specifikt, holdet ledte efter par af leptoquarks, der forvandler sig til en top- eller bundkvark og en tau lepton eller tau neutrino, samt for enkelte leptoquarks, der produceres sammen med en tau-neutrino og omdannes til en topkvark og en tau-lepton.

CMS-forskerne fandt ingen indikation af, at sådanne leptoquarks blev produceret i kollisionerne. Imidlertid, de var i stand til at sætte nedre grænser for deres masse:de fandt ud af, at sådanne leptoquarks skulle være mindst 0,98-1,73 TeV i masse, afhængig af deres iboende spin og styrken af ​​deres interaktion med en kvark og en lepton. Disse grænser er nogle af de strammeste til dato for tredjegenerations leptoquarks, og de tillader en del af leptoquark-masseområdet, der kunne forklare B-meson-anomalierne, at blive udelukket.

Jagten på leptoquarks fortsætter.